一种新型掺铒碲酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了一种新型掺Er³⁺碲酸盐玻璃的光谱性质；应用Judd-Ofelt理论计算了碲 酸盐玻璃中Er³⁺离子的强度参数Ω(Ω₂=479×10^-20 cm²,Ω₄= 152×10^-20cm²,Ω₆=066×10^-20cm2)，计算了离子的自发跃迁概 率，荧光分支比；应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_{e=1040×1 0^-21cm²)，Er³⁺离子⁴I13/ 2→⁴I15/2发射谱的 荧光半高宽(FWHM=655nm)及各能级的荧光寿命(⁴I13/2 能级为τrad =399ms)；比较了不同基质玻璃以及不同类型碲酸盐玻璃中Er³⁺离子的光谱 特性， 结果表明该掺铒碲酸盐玻璃具有更好的光谱性能，更适合于掺Er³⁺光纤放大 器实现宽带和高增益放大. 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 Judd-Ofelt理论}     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

B2O3含量对掺铒碲铌酸盐玻璃光谱性质及热稳定性影响

制备了一系列碲铌酸盐玻璃85TeO₂-(15-x)Nb₂O₅-xB₂O₃-1%Er₂O₃(TNBx=0, 3, 6, 9, 12, 15).根据Judd-Ofelt(J-O)和McCumber理论,讨论和分析了B₂O₃含量对掺铒碲铌酸盐玻璃热稳定性及光谱性质影响.研究发现,玻璃开始析晶温度和玻璃转变温度差值ΔT(T_x-T_g),J-O强度参数,FWHM和峰值受激发射截面的乘积在B₂O₃引入摩尔分数为9%时达到最大值.同时,Er³⁺:⁴I_13/2能级寿命也随着B₂O₃含量的增加而单调增加.结果表明,在掺铒碲铌玻璃中,适量的B₂O₃能较好地提高玻璃的热稳定性能和Er³⁺离子的光谱性质.     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er³⁺/Yb³⁺共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO₂-15B₂O₃-xSiO₂ (TBS x=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁发射谱线的高斯拟合，设计了一个简单的四能级结构估算了Er³⁺离子⁴I_13/2和⁴I_15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO₂的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能，玻璃析晶温度T_x与玻璃转变温度T_g之差(ΔT=T_x-T_g)可达178℃，说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er³⁺离子的荧光半高宽和受激发射截面，结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能，是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料. 关键词： 碲硼硅酸盐 热稳定性 高斯拟合 -基')" href="#">OH^-基     

混合形成体对掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和发光性能的影响

研究了混合形成体效应对掺铒碲酸盐玻璃热力学稳定性、1.53 μm发光特性和上转换发光强度的影响.通过拉曼光谱测试,分析了WO₃,Nb₂O₅,GeO₂等氧化物对Er³⁺离子配位场结构,以及对发光谱的非均匀展宽机理的作用.结果表明,通过掺杂适当声子能量的网络形成体氧化物,不但可获得热力学稳定性较好的玻璃,还可有效降低Er³⁺离子⁴I_11/2能级的寿命,在抑制Er³⁺离子在可见光波段的上转换发光的同时不致劣化其在1.53 μm的发光特性.本文制得的碲酸盐玻璃具有较大的受激发射截面((9.64—10.96)×10^-21cm²)和荧光半高宽(FWHM)(50—67 nm),热力学稳定性良好,是一种理想的掺Er³⁺宽带有源光纤用基质玻璃. 关键词： 掺铒碲酸盐玻璃 混合形成体 1.53 μm发光 声子能量     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺铋酸盐玻璃，测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er³⁺在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数，分别为Ω₂=(5.47—2.92)×10^-20cm²，Ω₄=(2.16—1.22)×10^-20cm², 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 铋酸盐玻璃 3+/Yb³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺共掺 光谱性质     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm³+与Ho³⁺之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ω_t (t=2,4,6)、自发辐射概率A_r、辐射寿命τ_r等.计算了Ho³⁺的吸收截面σ_a(λ)和受激发射截面σ_e(λ).结果表明：碲酸盐玻璃中Tm³⁺→Ho³⁺正向能量传递系数大约是Tm³⁺←Ho³⁺反向能量传递系数的18倍.Ho³⁺离子的⁵I₇能级的寿命为3.9ms，2.0μm处的最大发射截面为9.15×10^-21cm².在0.5mol% Tm₂O₃和0.15mol% Ho₂O₃共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho³⁺的量子效率η，σ_e×τ_m值和增益系数G(λ)等，发现Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃. 关键词： 2.0μm发光 能量传递 增益 碲酸盐玻璃     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质和上转换发光

本文制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-Bi₂O₃(TWB)玻璃. 测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱及上转换发光. 用Judd-Oflet(J-O)理论计算了Er³⁺在玻璃样品中的光谱强度参数,随着Bi₂O₃含量的增加,Ω₂增加,Ω₄ 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 上转换     

Er3+掺杂的Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃的光谱性质

测试了Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃中的Er³⁺离子的吸收光谱、发射光谱、⁴I_13/2的荧光寿命、拉曼光谱,及OH^-的傅里叶红外吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了该玻璃中的Er³⁺离子的J-O参数、振子强度、⁴I_13/2能级的寿命,从而利用测得的⁴I_13/2的荧光寿命得出了⁴I_13/2能级的量子效率(15%)。由于较低量子效率可能与OH^-有关,所以计算了玻璃中的OH^-浓度,发现其浓度较高(1.66×10¹⁹cm^-1,相当于Er³⁺浓度的3倍)。应用McCumber理论和四能级模型计算了Er³⁺离子的受激发射截面和荧光发射光谱的半峰全宽,结果与通过吸收光谱计算所得基本吻合。根据透射率和折射率的关系计算了折射率,发现和测量值相差很大,说明有较大的散射,通过拉曼光谱和显微镜测试,认为是玻璃中的微小气泡造成的。     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了一种Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-10B₂O₃-15GeO₂玻璃,测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱以及红外吸收谱。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er³⁺的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比,同时比较了OH^-的存在对玻璃发光特性的影响。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半峰全宽和较大的受激发射截面,是一种较为合适的宽带光纤放大器的基质材料,OH^-的存在使得Er³⁺离子的荧光强度降低,荧光寿命减小。     

Effect of P2O5 addition on the structural and spectroscopic properties of sodium aluminosilicate glass

The structural and spectroscopic properties of Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-xP₂O₅ glasses（x = 0 to 7 mol%） are investigated.Both Raman and IR spectra reveal that discrete phosphate species([PO₄]^-3,[PO3O_1/2]^-2) with low polymerization degree can be formed in the silicate glass.These phosphate structures scavenge non-bridging oxygen ions and cations from the silicate network,resulting in an increase of the glass transition temperature.According to the Judd-Ofelt intensity parameters（Ω₂,Ω₄,Ω₆） of Er³⁺.the asymmetry of local environment around Er³⁺ becomes higher,and the bond covalency between Er³⁺ and O^2-decreases after P2O5 is introduced.In the emission spectra,photo-luminescence intensity increases with increasing P₂O₅ concentration and the spectra are inhornogeneously broadened,revealing that the ligand electric field around Er³⁺ is dramatically changed,and the glass matrix becomes disordered.     

LiNbO3和LiTaO3晶体Er3+/Yb3+掺杂水热外延层室温吸收光谱分析

本文引入与浓度和厚度有关的k_NL待定参数, 在J-O理论基础上, 对Er³⁺/Yb³⁺掺杂的LiNbO₃和LiTaO₃单晶衬底上 的多晶水热外延样品进行了基于吸收光谱的拟合计算. LiNbO₃:Ω₂=2.34× 10^-20 cm², Ω₄=0.77× 10^-20 cm², Ω₆=0.31×10^-20 cm², k_NL=4.32× 10^-2 mol·m^-2. LiTaO₃:Ω₂=1.68×10^-20 cm², Ω₄=0.84×10^-20 cm², Ω₆=0.45×10^-20 cm², k_NL=9.17×10^-3 mol· m^-2. 该方法可尝试推广到粉体或胶体等难以直接获得浓度和厚度数据的体系. 经上转换发光测试及光谱参数计分析认为Er³⁺/Yb³⁺离子的掺杂浓度比为1:1的情况下, 样品呈现绿色上转换发光光谱; 可尝试以降低基质声子能量的方法提高⁴I_13/2能级 对²H_11/2和⁴S_3/2能级的量子剪裁效率.     

OH-对Er掺杂的亚碲酸盐氟氧化物玻璃上转换发光的影响

Er掺杂的亚碲酸盐玻璃具有很好的上转换性质,加入氟化物在干燥的气氛下可以制备低OH^-根含量的氟氧化物玻璃,同样组分在湿润的气氛下,仍有较高的OH^-根含量.通过傅里叶红外吸收光谱、荧光衰减曲线及上转换光谱研究了在干燥和湿润气氛下,亚碲酸盐氟氧化物玻璃的OH^-含量,以及对上转换发光的影响.在干燥的气氛下制备的亚碲酸盐玻璃的OH^-浓度为0.017×10²⁰cm^-3是湿润的气氛下制备玻璃中的1/15,其543nm绿光上转换效率增加了2.4倍.     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。     

Yb3+/Er3+共掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的TeO₂-WO₃-ZnO玻璃,测量了Er³⁺在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱.计算了Yb³⁺/Er³⁺间的能量传递效率和Er³⁺离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb³⁺掺杂浓度间的关系.结果表明,Yb³⁺共掺杂可明显提高Er³⁺离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb³⁺离子的最佳掺杂浓度为Er³⁺离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm³左右.Er³⁺离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb³⁺掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强.     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

Tm$lt;sup$gt;3+$lt;/sup$gt;掺杂锗碲酸盐玻璃的近2 μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm₂O₃掺杂浓度为0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5 mol%的40 GeO₂-35TeO₂-15PbO-5Al₂O₃-2.5CaO-2.5SrO锗碲酸盐玻璃. 热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446 ℃, 没有析晶峰. 玻璃的最大声子能量约为750 cm^-1. 利用Judd-Ofelt 理论计算了Tm³⁺ 的Judd-Ofelt 参数Ω_t(t = 2, 4, 6)、不同浓度下Tm³⁺ 离子各激发态能级的自发辐射几率、荧光分支比以及辐射寿命等参数. 采用808 nm 波长抽运源测试了Tm³⁺ 离子的荧光光谱. 发现掺杂浓度为1 mol% 时约1.8 μm 处的荧光强度最强. 根据McCumber 理论计算了³F₄ →³H₆ 的发射截面, 其峰值发射截面为6.5 × 10^-21 cm². 根据速率方程计算了玻璃中OH 引起的Tm³⁺ 的³F₄ 能级的无辐射弛豫速率, 随着Tm³⁺ 浓度增加, OH 对³F₄ 能级的猝灭速率增加. 这种玻璃有望研制成一种新型的约2 μm 的激光玻璃材料. 关键词： 锗碲酸盐玻璃 3+掺杂')" href="#">Tm³⁺掺杂 光谱性质     

Radiative and non radiative spectroscopic properties of Er ion in tellurite glass

We have investigated in detail the mechanism of infrared emission and upconversion emission of Er³⁺ in tellurite glass as a function of the dopant concentration. Both the infrared and upconversion emissions are competing processes and the efficiency of infrared emission at 1534 nm is 100% at the lowest Er content (0.5 mol%) and reduces to 50% at higher dopant concentration (>2 mol%). The green upconversion emission at 548 nm is mainly due to the excited state absorption (ESA) from ⁴I_11/2, which populate the ⁴F_7/2 level. In addition to this, the possible energy transfer (ET) through Er³⁺(⁴I_11/2) + Er³⁺(⁴I_11/2) → Er³⁺(⁴F_7/2) + Er³⁺(⁴I_15/2) can also results in the green emission as is noticed from the concentration dependent efficiency change of the green emission. The fluorescence quenching of green emission with Er concentration may be related with the cross relaxation (CR) process ²H_11/2 + ⁴I_15/2 → ⁴I_9/2 + ⁴I_13/2. The red emission is due to the combined effect of the ESA from level ⁴I_13/2 to ⁴F_9/2, the energy transfer process described by Er³⁺(⁴I_13/2) + Er³⁺(⁴I_11/2) → Er³⁺(⁴F_9/2) + Er³⁺(⁴I_15/2) and the cross relaxation process.     

980nm脉冲激发下Er3+掺杂材料中4I13/2→4I15/2跃迁的瞬态行为(英文)

在过去的几十年人们对Er³⁺掺杂的玻璃材料进行了广泛的研究,因为Er³⁺的⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁能够给出适合红外光通讯窗口的1.5μm的发射。据我们所知,目前关于脉冲激光激发下Er³⁺掺杂材料1.5μm发射的动力学行为研究报道仍很少。我们引入了转移函数理论,研究了980nm脉冲激发下Er³⁺的⁴I_13/2能级荧光的动力学行为。发现在980nm脉冲激发后,其荧光衰减遵循双指数规律,⁴I_13/2能级布居分为指数上升和指数下降两个过程。