Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性

研究了室温下YbYAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+离子的"合作"发光和Yb3+离子到稀土杂质离子的能量转移.测试了YbYAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+离子的基态、激光态间的跃迁.研究了Cr,YbYAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性.     

硫化锌中Sm3+的发光中心

本工作研究了Sm3+离子在立方和六角两种结构硫化锌中的光谱。实验上,采用不同激发条件下的高分辨光谱、时间分辨光谱和激发光谱,同时配合低温退火处理实验,鉴别出硫化锌中Sm3+具有两种不同的发光中心。采用发光方法,第一次对稀土离子在硫化锌中的C3v对称发光中心进行分析。在中间耦合自由离子能级基础上利用不可约张量方法和Wigner-Eckart定理进行晶体场计算,得到的晶体场参数实验值和点电荷模型计算的晶体场参数值相符合。     

改变激发环境调控Ho3+离子的上转换发光特性

稀土掺杂上转换发光材料的发光特性不仅依赖于基质材料本身,而且与其激发条件密切相关.本文主要是以Ho^3+离子为研究对象,在NaYF4和LiYF4这两种不同的基质中,研究其在不同激发条件下的上转换发光特性.通过共聚焦显微光谱测试系统,对比Ho^3+离子在NaYF4和LiYF4微米晶体中的发光特性.实验结果发现:Ho^3+离子在这两种不同基质中均展现出较强的荧光发射.然而,当激发功率增加时,在单颗粒个LiYF4微米晶体中,当激发功率增加时,Ho^3+离子则发射出较强绿光及微弱的红光,红绿比变化并不明显,其蓝光发射强度也相对较弱.当激发这两种微米粉末晶体时,结果发现:Ho^3+离子均发射较强的绿光发射并伴有微弱红光发射,两种晶体中的发射特性极其相似.由此可见,在常规测试条件下,一些特殊发光现象是很难被观测到的.同时,通过对其光谱特性的分析,对Ho^3+离子的发光机理进行了研究.     

高掺杂Nd∶KGW激光晶体的上转换发光

在808nm光纤耦合输出的LD激励下,Nd∶KGW辐射出很强的橙黄光,测量了上转换荧光谱,其峰值出现在657,631,610,596,540nm处。分析了其产生的可能跃迁过程,讨论了上转换过程对Nd离子红外激光振荡的影响和上转换激光应用的可行性,并与Nd∶YLF的上转换光谱进行对比研究。研究表明,对高掺杂Nd∶KGW晶体在高功率抽运下会发生光子雪崩过程,Nd离子在两种材料中均出现黄绿波段的上转换荧光,其上转换激光较难实现。     

高掺杂Nd：KGW激光晶体的上转换发光

在808am光纤耦合输出的LD激励下,Nd：KGW辐射出很强的橙黄光,测量了上转换荧光谱,其峰值出现在657,631,610,596,540nm处。分析了其产生的可能跃迁过程,讨论了上转换过程对Nd离子红外激光振荡的影响和上转换激光应用的可行性,并与Nd：YLF的上转换光谱进行对比研究。研究表明,对高掺杂Nd：KGW晶体在高功率抽运下会发生光子雪崩过程,Nd离子在两种材料中均出现黄绿波段的上转换荧光,其上转换激光较难实现。     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.     

自受激拉曼晶体Nd3+:SrMoO4的光谱性质研究

通过拉曼散射光谱,吸收光谱,荧光发射寿命和808 nm LD激发下的红外荧光光谱的实验测量,系统研究了Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼光谱性质.分析指认了拉曼散射光谱中各拉曼峰所对应的晶格振动模式,得出了其SRS活性最强的声子频率约为898 cm-1,对应于(MoO24-)离子团的完全对称光学伸缩振动Ag模;通过J-O理论对晶体的吸收谱进行了全面的光谱参数计算,得出4F3/2→I11/2跃迁的积分发射截面达O.57×10-18cm2,自发辐射概率为141.06s-1;同时,实验测得该跃迁的荧光发射寿命约为O.2 ms.最后,结合808 nm LD激发下的红外波段荧光光谱,论证了SrMoO4晶体中Nd3+离子1068 nm发射通过拉曼频移获得1180 nm一级斯托克斯激光发射的可能性,为Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼激光器研究提供了理论依据.     

掺Fe铝酸锂晶体的光谱性能研究

采用提拉法生长了质量较高的掺Fe铝酸锂(LiAlO2:Fe)晶体,并用吸收光谱、光致激发与发射光谱以及X射线激发发射(XEL)光谱测试等方法对晶体的光谱性质及结构进行了研究。结果表明,晶体对可见光与近红外光具有较高的透过,而在深紫外波段存在与Fe离子相关的吸收。以266nm光激发得到710nm的Fe3+离子的特征发射峰,分析表明晶体中Fe3+离子代替Li+离子而处于8面体格位。比较不同晶体样品的XEL光谱发现,空气退火后的γ-LiAlO2晶体出现了318nm处较强的缺陷发光,而同样条件退火后的LiAlO2:Fe晶体与未退火的γ-LiAlO2晶体均未观察到相应的发光。分析得出此发光应与晶体退火后形成的F+心有关,而Fe掺杂可抑制晶体中Li2O的挥发,提高晶体的热稳定性。     

掺钕BGO单晶的光谱研究

本文详细分析研究了掺钕BGO单晶的光谱特性.测量了Nd(3+)离子在BGO单晶中的吸收谱、荧光谱(4F3/2→4I9/2、11/2、13/2)及荧光寿命,并研究了荧光谱的温度效应.计算了跃迁几率、发射截面、分支比和Ω2、4、6等光谱参数,和YAG:Nd3+作了比较.     

Cu掺杂天然方钠石的VUV-Vis发光特性

采用高温固相法制备了Cu掺杂天然方钠石光致发光粉末。使用电子探针能谱分析（EDS）和微区分析（EPMA）测出了天然方钠石所含的主要化学成分。用X射线衍射（XRD）研究了Cu掺杂对方钠石结构的影响。室温下测量了真空紫外-紫外-可见光光谱。结果表明,激发光谱中171 nm处的激发带属于基质吸收;202,255,280,290 nm左右的激发带是Cu⁺离子的3d¹⁰→3d⁹4s跃迁引起的。Cu在方钠石晶体中以两种位置存在,分别为Cu⁺离子在Na⁺离子晶格位置上出现的Cu1位置和复合层间的Cu2位置,并形成Cu⁺ 离子的Cu1和Cu2发光中心。用不同波长光激发Cu1和Cu2发光中心得到的峰值分别位于420 nm和470 nm的蓝色荧光来源于Cu⁺离子内的3d⁹4s→3d¹⁰电子跃迁。对样品的发光机理及浓度猝灭过程进行了探讨和研究。     

ZnS:Cu,Nd,Cl薄膜电致发光出现受激发射的可能性

ZnS:Cu,Nd,Cl具有很好的直流电致发光,而且钕离子是一个稳定的发光中心,加之薄膜发光器件有两个平行电极,可以形成一个谐振腔.本文探讨了ZnS:Cu,Nd,Cl薄膜电致发光出现受激发射的可能性.在实验上发现,来自4F3/2到4I9/2和4I11/2能级之间的跃迁中某些谱线强度随外加电压的增加而非常迅速地增加,这很可能是能级之间出现粒子数反转,并在适当谐振条件下产生了受激发射.     

Spectroscope studies of YAlO_3: (Lu~(3 )Nd~(3 ))

An increase of the Nd~(3 ) doping concentration and an enhancement of the laser induced fluorescence in the single crystal of YAlO_3: (Lu~(3 ), Nd~(3 )) have been observed and are attributed to the size compensation effect. The low temperature (4.2K) fluorescence spectra indicate that the structure of the sharp lines arising from the radiative transitions of Nd~(3 ) ions is not changed by the existence of Lu~(3 ) ions, but the emission lines are inhomogeneously more broadened. Besides, it has been observed that the fluorescence due to the radiative transition from the Stark's sublevel R_2 of the metastable level ~4F_(3/2) to the sublevels Y_1 of the manifold ~4I_(11/2) decreases with decreasing temperature and the fluorescence arising from the transitions R_1→Y_1 is relatively increased. The experimental fact is qualitatively interpreted.     

Spectroscopic properties of neodymium-doped tellurite glass fiber

Nd3+-doped tellurite glass and a single mode tellurite glass fiber with a core diameter of 8 μm were prepared in this work. The 1.33-μm emission from the 4F3/2→4I13/2 transition of Nd3+ with a spectral bandwidth of 55 nm in tellurite glass fiber is observed.The lifetime of 164μs of 4F3/2 level and quantum efficiency of about 100 ％ are obtained.     

977nm抽运下掺铒碲酸盐基氧卤玻璃的光谱特性

研究了掺铒TeO2-ZnO-PbCl2碲酸盐基氧卤玻璃在977nm激光二极管抽运下的发光和上转换发光特性，结果发现除红外153μm4I13/2→４I15/2发光外（荧光半高宽高达69nm），该玻璃还存在很强的２Ｈ11/2→４I15/2（527nm），４Ｓ3/2→４I15/2（549nm）和４Ｆ９／２→４Ｉ１５／２（666nm）可见上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算得到玻璃强度参数Ωt（t=2，4，6）分别为Ω2=587×10-20cm2，Ω4=208×10-20cm2，Ω6=116×10-20cm2，计算了铒离子跃迁振子强度、自发辐射概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参量.应用McCumber理论计算得153μm处的玻璃受激发射截面可达875×10-21cm2实验结果表明，与硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃等比较，掺铒碲酸盐基氧卤玻璃在宽带掺铒光纤放大器和上转换激光器中有着极大的研究和应用潜力. 关键词： 掺Er3+ 碲酸盐玻璃 氧卤玻璃 Judd-Ofelt理论 光谱性质     

Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末上转换发光特性

采用高温固相法,以50Nb_2O_5-40Y2O_3-2Nd2O_3-8Yb_2O_3的量比在1 300℃下制备Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_(rms)=1.618×10-7。计算了Nd~(3+)能级4F3/2→4IJ'(J'=15/2,13/2,11/2,9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%),对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长,为1.435 2 ms,适合作为上转换中间能级。在980 nm半导体激光器激发下,观测到波长为487,541,662 nm上转换发光,分别对应于Nd~(3+)的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2和4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合,得到吸收光子数目依次为2.06,1.99,2.15,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。     

羧酸类钕(Ⅲ)配合物的合成、热稳定性和荧光性能研究

为了开发稀土有机配合物作为激光工作物质,分别以均苯三甲酸(H3BTC)、苯六甲酸(H6MTA)和1,2,3,4,5,6-环己六甲酸(H6CCA)为配体合成了三种Nd(Ⅲ)的二元发光配合物。通过元素分析、等离子体原子发射光谱和红外光谱对其化学组成进行了结构表征,确定其化学结构依次为Nd(BTC)·4H2O,Nd2(MTA)·6H2O和Nd2(CCA)·4H2O,并对其热稳定性和荧光性能进行了分析测试。三种配合物的发射谱均有三个带状谱带,位于近红外区,其对应于Nd(Ⅲ)离子的特征跃迁4F3/2→4I9/2,4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2。结果表明,羧酸类钕(Ⅲ)配合物在近红外区具有明显的特征发射,具有良好的热稳定性和较好的发光性能,可以作为潜在的激光介质。     

Oscillation conditions of cw simultaneous dual-wavelength Nd：YAG laser for transitions 4F3／2-4I9／2 and 4F3／2-4I11／2

The operating condition of a cw simultaneous dual-wavelength Nd:YAG laser for both {}^4F_{3/2}-{}^4I_{9/2} (quasi-three-level system) and {}^4F_{3/2}-{}^4I_{11/2}(four-level system) transitions is studied. According to this condition, the cw simultaneous dual-wavelength at 1.06μm and 946 nm in Nd:YAG crystal has been realized experimentally through an adaptive coating design of the cavity mirrors. A total power output of 2.5W of the dual-wavelength at 946nm and 1.06μm has been achieved with an optical conversion efficiency 14.3%. The experimental results are in good agreement with the theoretical analysis.     

Shift and broadening of emission lines in Nd<Superscript>3+</Superscript>:YAG laser crystal influenced by input energy

Spectroscopic properties of the flashlamp-pumped Nd ³⁺:YAG laser as a function of input energy were studied over the range of 18–75 J. The spectral widths and shifts of quasi-three-level and four-level inter-Stark emissions within the respective intermanifold transitions of \(^{\mathrm {4}}\mathrm {F}_{\mathrm {3/2}}\to ^{\mathrm {4}}{\kern -2.7pt}\mathrm {I}_{\mathrm {9/2}}\) and \(^{\mathrm {4}}\mathrm {F}_{\mathrm {3/2}}\to ^{\mathrm {4}}{\kern -2.7pt}\mathrm {I}_{\mathrm {11/2}}\) were investigated. The emission lines of \(^{\mathrm {4}}\mathrm {F}_{\mathrm {3/2}}\to ^{\mathrm {4}}{\kern -2.7pt}\mathrm {I}_{\mathrm {9/2}}\) shifted towards longer wavelength (red shift) and broadened, while the positions and linewidths of the \(^{\mathrm {4}}\mathrm {F}_{\mathrm {3/2}}\to ^{\mathrm {4}}{\kern -3.5pt}\mathrm {I}_{\mathrm {11/2}}\) transition lines remained constant by increasing the pumping energy. This is attributed to the thermal population as well as one-phonon and multiphonon emission processes in the ground state. This phenomenon degrades the output performance of the lasers.     

Sensitizing effect of Nd3＋ on the Er3＋： 2.7 μm-emission in fluorophosphate glass

Nd3+ strengthens the Er3+:2.7-μm emission 104 times in fluorophosphate glass;in addition,it can also decrease its upconversion effects and the 1.5-μm emission accordingly.Cross-relaxation process is the principal transition mechanism in this codoping system.Compared with Er3+ singly doped glass,JO parameters along with the Arad,β,τR values of Er3+ change markedly in Er3+:Nd3+ codoped glass because Nd3+ greatly in?uences the local environment around Er3+.Results also show that Nd3+ has a good 4I13/2 lifetime quenching effect as well as thermal load reduction ability for Er3+:2.7-μm emission.