Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O的Tm³⁺离子单掺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ω_t(t=2, 4, 6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τ_rad等光谱参量,测量得到了不同Yb³⁺离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm³⁺离子上转换发光谱.结果显示,在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm³⁺离子上转换发光分析表明,强烈的Tm³⁺离子近红外上转换发光主要来自于Yb³⁺/Yb³⁺离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb³⁺/Tm³⁺离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm³⁺:³F₄→³H₆能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb³⁺/Tm³⁺共掺TeO₂-ZnO-Na₂O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Er3+/Ce3+共掺TeO2-Bi2O3-TiO2玻璃的热稳定性和光谱特性研究

用高温熔融法制备了Er³⁺/Ce³⁺共掺新型碲酸盐玻璃(TeO₂-Bi₂O₃-TiO₂).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性,测试并分析了不同Ce³⁺离子掺杂浓度下Er³⁺离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明,制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185 ℃,高于其它文献的报道|同时,Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce³⁺∶2F5/2+Er³⁺∶4I11/2→Ce³⁺∶2F7/2+Er³⁺∶4I13/2)有效地抑制了Er³⁺离子上转换发光并显著增强了1.53 μm波段荧光强度,而发射截面随着Ce³⁺离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er³⁺/Ce³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.     

Yb3+/Er3+共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究

玻璃的最大声子能量决定稀土离子的上转换发光强度，但本研究发现：Yb³⁺/Er ³⁺共掺锗碲酸盐玻璃在980nm LD抽运下，上转换荧光强度随着Bi₂O ₃对PbO的取代和碱 金属离子半径的增大而明显增强.而Raman光谱显示基质玻璃的最大声子能量并不随Bi ₂O₃对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而变化，但玻璃的最大声子密 度随着Bi₂O₃对PbO 取代和碱金属离子半径的增大而降低.从玻璃无辐射跃迁概率的角度，通过分析表明，最大 声子密度的降低是玻璃上转换发光强度增强的主要原因.     

Tm3+/Yb3+ ∶LaF3纳米体系中掺杂Yb3+ 离子对Tm3+ 离子荧光发射的影响

为研究Yb³⁺离子浓度变化对Tm³⁺离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO₃)₃为原料,采用水热法制备了Tm³⁺和Yb³⁺共掺的Tm³⁺/ Yb³⁺∶LaF₃纳米颗粒.用X射线衍射对LaF₃纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为1G4→3H6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为1D2→3F4).通过观测不同Yb³⁺离子浓度条件下共掺Tm³⁺/Yb³⁺∶LaF₃样品的荧光光谱,研究了Yb³⁺离子掺杂浓度对于Tm³⁺离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于1G4→3H6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb³⁺离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb³⁺离子浓度增大到一定程度时,Yb³⁺离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb³⁺离子的浓度的变化对于1D2→3F4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃的热稳定性能、Raman 光谱和上转 换发光光谱，分析了Tm³⁺/Yb³⁺共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光 机理.结果发 现：混合卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃具有好的热稳定性 能、低的声 子能量、强的上转换蓝光.这表明混合卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲 酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料. 关键词： 氧卤碲酸盐玻璃 上转换光谱 发光机理 上转换蓝光激光器     

Er3+/Ce3+共掺碲铋酸盐玻璃的制备及光谱特性提高研究

采用高温熔融退火法制备了系列 80TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-0.5Er₂O₃-xCe₂O₃ (x=0,0.25, 0.5,0.75,1.0 mol%)和(80-y) TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-yWO₃-0.5Er₂O₃-0.75Ce₂O₃ (y=3,6,9,12 mol%)的碲铋酸盐玻璃.测试了玻璃样品400-1700 nm范围内的吸收光谱, 975 nm抽运下的上转换发光谱和1.53 μm波段荧光谱, 以及808 nm激励下的Er³⁺离子荧光寿命和无掺杂玻璃样品的Raman光谱, 并结合Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er³⁺离子光谱参数.结果表明, 在掺Er³⁺碲铋酸盐玻璃中引入Ce³⁺离子进行Er³⁺/Ce³⁺共掺, 通过Er³⁺离子⁴I_11/2能级与Ce³⁺离子²F_5/2 能级间基于声子辅助的能量传递过程,可以有效抑制Er³⁺离子上转换发光并明显增强其 1.53 μm波段荧光;同时,在现有Er³⁺/Ce³⁺共掺玻璃组分基础上引入WO₃, 可进一步提高1.53 μm波段荧光并展宽其荧光发射谱. 研究结果对于获取优异光谱特性的宽带掺Er³⁺光纤放大器玻璃基质具有实际意义.     

Er3+单掺及Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律,应用McCumber理论计算了玻璃在1.53 μm的发射截面及积分吸收截面.结果表明:在Er³⁺离子掺杂浓度相同时,玻璃在980 nm吸收截面与Yb³⁺掺杂浓度成反比;当样品中Yb³⁺离子掺杂浓度为3.94×10²⁰ cm^-3时,玻璃在1.53 μm的吸收截面和发射截面最大,在1.40～1.60 μm积分吸收截面也最大;Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃在1.53 μm的荧光半高宽随Er³⁺掺杂浓度升高而增加,当Er³⁺离子掺杂浓度为2.41×10²⁰ cm^-3时,玻璃的荧光半高宽(FWHM)达到52.5 nm.     

Tm3+/Yb3 :LiYF4单晶的高效近红外量子剪裁及其在光伏电池中的应用

采用改进的坩埚下降法成功地生长了Tm/Yb共掺氟化钇锂单晶. 该单晶体具有每吸收一个蓝色光子并能发射出2个1000 nm近红外光子的下转换发光效应. 测定了样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线. 在465 nm蓝光激发下观察到由Yb³⁺：²F_5/2→²F_7/2能级跃迁所致的960～1050 nm 波段的发射带,此发光带源于Tm³ 对Yb³ 离子的能量下转换过程. 应用Inokuti-Hirayama模型,研究了晶体的能量转换过程,结果表明Tm³ 向Yb³ 的能量传递是一个电偶极子相互作用机制过程. 当Tm³ 与Yb³ 离子的掺杂浓度为0.49mol%与5.99mol%时,单晶的量子剪裁效率达到最大值167.5%.     

Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光光谱,分析了TmO3量对Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光的影响机理.结果表明:在Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光中,Tm3+存在较强的浓度猝灭效应.随Tm2O3含量增加,Tm3+的上转换蓝光和红光强度先增加,后降低,在0.1 mol% Tm2O3达到最大.该结果有助于进一步提高Tm3+的上转换发光效率.     

Er3+及Er3+/Yb3+掺杂ZrO2-Al2O3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547 nm、560 nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺/Yb³⁺的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺的绿光为双光子过程,而ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺、Yb³⁺的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er³⁺的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%（Er³⁺/Zr⁴⁺）.     

Tm3+/Yb3+共掺铋碲酸盐玻璃中的高效蓝色上转换荧光

制备了高折射率Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂铋碲酸盐玻璃，利用棱镜耦合法测量出玻璃在632.8和1550nm波长处的折射率分别为2.0365和1.9795. 对玻璃的吸收、荧光和红外透过光谱展开了测试与分析，根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合，求得Tm³⁺的振子强度参数Ω_t(t=2，4，6)分别为3.90×10^-20, 2.03×10^-20和9.03×10^{-2 关键词： 3+}/Yb³⁺共掺')" href="#">Tm³⁺/Yb³⁺共掺 铋碲酸盐玻璃 光谱参数 上转换荧光     

Upconversion luminescence and mechanisms in Yb-sensitized Tm-doped oxyhalide tellurite glasses

Effect of Yb₂O₃ content on upconversion luminescence and mechanisms in Yb³⁺-sensitized Tm³⁺-doped oxyhalide tellurite glasses were investigated under 980 nm excitation. Intense blue and relatively weak red upconversion emission centered at 476 and 649 nm corresponding to the transitions ¹G₄→³H₆ and ¹G₄→³H₄ of Tm³⁺, respectively, are simultaneously observed at room temperature. The results show that upconversion blue and red emission intensities of Tm³⁺ first increase, reach its maximum at Yb₂O₃%=3 mol%, and then decrease with increasing Yb₂O₃ content. The effect of Yb₂O₃ content on upconversion intensity is discussed, and possible effect mechanisms are evaluated. The investigated results were conducing to increase upconversion luminescence efficiency of Tm³⁺.     

Yb3+敏化的Er3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究

用高温熔融法制备了系列Er³⁺/Yb³⁺共掺，Ho³⁺/Yb³⁺共掺，和Er³⁺/Yb³⁺/Ho³⁺三掺碲酸盐玻璃，在975nm激光抽运下三种掺杂玻璃中都出现了较强的绿光和红光上转换.研究了Yb³⁺离子对Er³⁺和Ho³⁺离子上转换发光强度的影响以及Yb³⁺→Er关键词： 3+/Yb³⁺/Ho³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺/Ho³⁺共掺 碲酸盐玻璃 光谱性质 上转换     

Upconversion luminescence of Tm/Yb-codoped oxyhalide tellurite glasses

Thermal stability, Raman spectra and blue upconversion luminescence properties of Tm³⁺/Yb³⁺-codoped halide modified tellurite glasses have been studied. The results showed that the mixed halide modified tellurite glass (TFCB) has the best thermal stability, the lowest phonon energies and the strongest upconversion emissions. The effect of halide on upconversion intensity is observed and discussed and possible upconversion mechanisms are evaluated. The intense blue upconversion luminescence of Tm³⁺ in TFCB glass may be a potentially useful material for developing upconversion optical devices.     

Tm3+/Yb3+共掺碲铅锌镧玻璃的能量传递和上转换发光

制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-PbO-ZnO-La₂O₃玻璃，研究了玻璃红外吸收光谱和980 nm激光抽运下上转换发光光谱，分析了上转换发光机制.基于Tm³⁺和Yb³⁺的能级图及上转换机制建立了速率方程，得出了稀土离子各能级的粒子数分布密度以及Tm³⁺与Yb³⁺之间的能量转移系数C_bi(i=0, 1,3).结果表明，随着PbO加入，Yb³⁺:²F_5/2与Tm³⁺:³H₄间的能量转移不断增加，上转换蓝光的发光强度明显增强. 关键词： 碲酸盐玻璃 上转换发光 能量传递 速率方程     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce³⁺对Er³⁺上转换发光强度以及Er³⁺在1.5μm附近波段发光性能参数的影响，并从能量匹配及能级结构角度出发对Er³⁺/Ce³⁺间的能量转移机制进行了分析.分析认为，⁴I_11/2能级的Er³⁺通过无辐射能量转移把能量传递给²F_5/2能级的Ce³⁺关键词： 氟磷酸盐玻璃 光谱性质 光纤放大器 3+和Ce³⁺')" href="#">Er³⁺和Ce³⁺     

Upconversion luminescence in Tm3+/Yb3+co-doped lead tungstate tellurite glasses

This work reports the upconversion luminescence properties of Tm³⁺/Yb³⁺ ions in lead tungstate tellurite (LTT) glasses. Judd–Oflet intensity parameters have been obtained from the absorption band intensities of Tm³⁺ singly-doped and Tm³⁺/Yb³⁺ co-doped LTT glasses. The spontaneous emission probabilities, radiative lifetimes and branching ratios for ¹G₄ and ³H₄ emission levels of Tm³⁺ have been determined. Upconversion luminescence has been observed by exciting the samples at 980 nm (Yb³⁺:²F_7/2→²F_5/2) at room temperature. Four upconversion emission bands corresponding to the ¹G₄→³H₆ (477 nm), ¹G₄→³F₄ (651 nm), ¹G₄→³H₅ (702 nm) and ³H₄→³H₆ (810 nm) transitions have been identified. The relative variation in the intensities of upconversion bands, the different channels responsible for upconversion spectra and the effect of Yb³⁺ ions concentration on the upconversion luminescence of Tm³⁺ ions have also been discussed.