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光学微球腔具有特殊的耳语回廊模式(简称WGM),这种模式使其拥有极高的品质因子和极小的模式体积,有助于低阈值微腔激光器和非线性光学领域的研究。本文利用锥光纤与微球腔耦合系统展开了对稀土离子掺杂的磷硅酸盐微球腔激光器和磷硅酸盐微球腔拉曼激光器的研究。实验中采用高温熔融煅烧法来制备稀土离子掺杂的磷硅酸盐微球腔,并利用稀土离子和磷硅酸盐微球腔作为增益介质与谐振腔,将耦合效率高达99%的锥光纤作为光耦合器,可有效实现泵浦光的耦合输入及激发光的耦合输出。为研究制备磷硅酸盐微球腔激光器,我们利用976nm半导体激光器作为泵浦光源,对稀土掺杂的磷硅酸盐微球腔发光特性进行了深入研究。(1)利用泵浦光源抽运Yb3+-Er3+共掺磷硅酸盐微球腔,在C波段范围内获得了波长为1545.46nm,输出功率为48.98μW的单纵模激光以及波长范围从1535.80nm到1566.63nm的多纵模激光,这些下转换激光的输出均由Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁产生。除此之外,在 521.2nm、532.0nm(Er3+:2H11/2→4I15/2)以及 544.2nm(Er3+:4S3/2→4I15/2)处也获得了上转换绿光。(2)对Yb3+-Tm3+共掺磷硅酸盐微球腔的上转换发光特性进行了研究,在477.3nm和648.9nm处获得明亮蓝光和微弱红光,分别对应于Tm3+离子1G4→3H6和1G4→4F4跃迁。(3)研究了掺Yb3+磷硅酸盐微球腔的下转换激光和非线性效应,实验中除了在1058.26nm(Yb3+:2F5/2→F1/2)处获得单纵模下转换激光外,也获得了可将波长延伸至O波段的多种自激发级联拉曼激光输出,这是由于掺Yb3+磷硅酸盐微球腔产生的下转换激光进一步激发磷硅酸盐介质引起的。(4)对掺Yb3+磷硅酸盐微球腔的发光特性进行了研究。实验中在476.1nm处获得明亮蓝光,该荧光是Yb3+离子对发生合作上转换发光过程产生的11.9nm蓝移所致。由于磷硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性、较大的拉曼频移量以及高声子能量等特点,在下转换激光输出方面具有很大的优势。自激发级联拉曼激光可有效的实现低损耗光纤通信O波段激光的输出,这对于O波段激光器和放大器的制备与研究具有潜在应用价值。