Er^3＋掺杂TeO2-WO3-ZnO—ZnF2玻璃的光谱性质

制备了Er^3 离子掺杂的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃，测试了样品的吸收光谱和970nmLD激发下样品中Er^3 离子的荧光光谱与荧光寿命，计算了Er^3 离子的J—O强度参数Ωt(t=2，4，6)和1．5μm波段的吸收截面与发射截面，研究了Er^3 离子1．5μm发射强度、荧光寿命和发射带宽与玻璃中ZnF2含量的关系。实验得到Er^3 离子在TWZOF玻璃中1．5μm发射的最大荧光半高宽(TwHm)为83nm；随着ZnF2含量的增加，Er^3 离子1．5μm发射强度、荧光寿命均增加。     

Tm3+与Ho3+单掺杂锗酸盐玻璃的增益特性

制备了掺杂浓度分别为2．0mol％的Tm^3＋与Ho^3＋单掺的两种锗酸盐玻璃。根据McCumber理论计算了Tm^3＋离子能级^3H6←→^3F4（1．8μm）跃迁和Ho^3＋离子能级^5I8←→^5I7（2．0μm）跃迁的吸收截面和受激发射截面。同时,根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子的浓度分别获得了Tm^3＋离子和Ho^3＋离子在两种不同锗酸盐玻璃基质中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。对于Tm^3＋离子掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值大于在氟锆酸盐、氟化物和氟氧化物玻璃中;对于Ho^3＋掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值也大于在氟锆铝酸盐玻璃。因此,Tm^3＋和Ho^3＋掺杂的两种锗酸盐玻璃在～1．8和～2．0μm波段的中红外激光器中将有潜在的应用前景。     

两种基质中Er^3＋的上转换发光特性

合成了一种新型共掺杂Er^3 和Yb^3 的氟氧化物（ZnF2-SiO2基质）材料,研究了Er^3 在这种基质材料中的吸收和在980nm激发下的上转换发光,并对比了同等激发条件下Er^3 离子在ZBLAN玻璃和这种氟氧化物中的上转换发光特性。实验发现两种基质中Er^3 离子吸收峰位置基本相同,但吸收强度明显不同。氟氧化物中Er^3 离子的上转换发光强度要低于ZBLAN基质中Er^3 离子的上转换发光强度,不同的是Er^3 离子在氟氧化物基质中红光发射强度要强于绿光强度。分析了两种基质中Er^3 的上转换发光机制,氟氧化物基质中Er^3 离子红绿光发射均为双光子过程,ZBLAN基质中Er^3 离子绿光发射为双光子过程,而红光发射为双光子和三光子混合过程。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺杂Bi2O3-GeO2-B2O3-ZnO玻璃的光谱研究

用高温融熔法制备了Er^3＋单掺与Er^3＋/Yb^3＋双掺杂的（60-x）Bi2O3-xGeO2-30B2O3-10ZnO （x=5,10, 20, 30）系统玻璃. 用差热曲线（DTA）研究了该玻璃系统的热稳定性. 结果表明, GeO2的掺入, 使得玻璃的软化温度与结晶起始温度的差增加, 玻璃的稳定性与料性增加. 测定了玻璃的吸收光谱. 应用McCumber理论计算了Er^3＋离子的受激发射截面及Er^3＋离子^4I13/2-^4I15/2发射光谱的荧光半高宽. 从吸收光谱特性出发, 应用J-O理论计算了玻璃中Er^3＋离子的强度参数（Ω2, Ω4, Ω6）, Er^3＋离子的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命. 在970 nm波长的激发下, 研究了样品在红外波段的荧光光谱. Yb2O3的掺入, 大幅度地提高了970 nm波长的抽运效率以及在1.54 μm波段的发光强度.     

一种新型铒镱共掺碲硅酸盐玻璃的光谱性质及荧光俘获效应研究

用高温熔制法制备了系列Er^3＋／Yb^3＋共掺碲硅酸盐玻璃样品，测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、上转换发光光谱及热稳定性。结果表明：这种玻璃具有较宽的荧光半高宽、较大的受激发射截面，较好的热稳定性。970nm泵浦下该系列玻璃在可见光525，546和658nm这3处存在明显的上转换现象，它们分别由Er^3＋离子^2H11/2→^4 I15/2，4S3/2→^4 I15/2和^4 F9/2→^4 I15/2辐射跃迁产生。另外，测试和讨论了在不同样品厚度下玻璃的光谱特性，如荧光光谱、荧光寿命和上转换发光光谱等。结果表明，荧光俘获效应对Er^3＋离子1．5μm波段荧光及上转换发光都有着较大的影响，并随着玻璃厚度的增加而增大，导致测量值与实际值产生较大的偏差。     

ZrO2：Er^3＋，Yb^3＋纳米晶的制备及Er^3＋离子能级在晶体场中的分裂

采用1，3-丁二醇低热结晶法制备了ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶．常温下，用980nm的红外激光激发可以观察到很强的ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶红光发射，用荧光光谱仪记录了该上转换光谱．X射线粉末衍射(XRD)结果表明，ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶属于立方晶系．研究了纳米晶的上转换发光机理，根据晶体场理论对Er^3 的2个上转换能级进行了Stark分裂计算，对2个能级之间的谱线进行了归属，进一步证实了980nm激发Er^3 离子的上转换经历两个过程：一是连续吸收2个980nm光子的过程，二是吸收980nm光子，电子转移到亚稳态能级后，再吸收980nm光子的过程．     

GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er^3＋离子浓度为3%,Yb^3＋离子浓度分别为10%,20%的GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋。XRD结果表明：合成的样品均为正交结构的GdF3,Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26nm。研究了980nm红外光激发的上转换发射光谱。结果表明：红光和绿光发射分别来自于Er^3＋离子的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。样品的绿光发射强度较红光发射强。但绿光和红光发射的相对强度比例与Yb^3＋离子浓度有关。对Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。     

Er3+掺杂Li2O-CdO-Al2O3-SiO2玻璃的合成及光谱分析

合成了Er^3 掺杂Li2O—CdO—Al2O3-SiO2玻璃，对其吸收光谱、红外及上转换荧光光谱进行了测试和分析。根据吸收光谱和Judd—Ofelt理论计算了该玻璃中Er^3 离子在不同能级间的实验与理论振子强度、辐射跃迁几率、荧光分支比和寿命等光谱强度参数，在798和975nm激光激发下，观察到强的1．53μm红外发射及绿色上转换发光现象，对其形成机制进行了分析。探讨了这种玻璃作为新的激光材料及上转换实用功能材料的可能性。     

Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的生长和光谱性质

用液相法合成GdVO4和YVO4多晶原料，提拉法生长出具有高光学质量的Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4混晶。用ICP法分析了晶体中Er^3＋离子的浓度。用x射线粉末衍射法对晶体的晶胞参数进行了测量，分别测量了1．62％（原子分数）Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的偏振吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命谱；光谱显示该晶体在382，454，525，656，804，985，1536nm有很强的偏振光吸收峰，且π偏振光（E∥C）吸收远强于σ偏振光（E⊥C）吸收；同时通过偏振吸收光谱，计算了晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面；与Er^3＋：YVO4，Er^3＋：GdVO4晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面进行了比较。其荧光发射（^4I13/2-^4I15/2跃迁）峰值波长在1．5μm，荧光寿命为4．7ms；光谱特性表明Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料。     

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂AlF3基氟化物玻璃材料的频率上转换

Er^3 /Yb^3 共掺杂的AlF3基氟化物玻璃材料ABCY的制备及其上转换荧光性质。样品的组分为40AlF3-20BaF2-20CaF2-(20-2x-2y)YF3-xEr2O3-yYb2O3。在950nm连续LD激发下,观察到该材料很强的绿色上转换发光,研究了该体系的上转换机理,认为Yb^3 和Er^3 之间的APTE效应是最主要的上转换途径。解释了红、绿色上转换荧光强度比值增大的现象,指出了可能的交叉弛豫过程。用公式y=a(x-x0)^n对上转换荧光强度与LD工作电流的关系进行拟合,得到的结果与理论值很好地一致。     

Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋荧光粉的合成与发光特性的研究

采用碳酸盐前躯体高温分解法合成了Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Sr1-xZnxY2S4∶Eu^2＋和Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋红色荧光粉。XRD图谱表明,Zn^2＋掺杂量x〈0.2 mol时,粉末样品为CaFe2O4型正交晶体。Zn^2＋离子在Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋中的固溶量（xmol）对荧光粉的发射强度影响很大。随着Zn^2＋离子掺杂浓度的增加,Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋（SZYSEE）紫外区激发峰（200-413 nm）发生红移,并与可见光激发带（413-600 nm）形成一个连续的宽带谱,与紫外和GaN基LED芯片辐射都有良好的匹配性。当Zn^2＋掺杂量为0.1 mol时,SZYSEE的发光强度达到最大,其发光强度比未掺Zn2＋的增强10.7倍。Sr0.9Zn0.1Y1.76S4∶0.24Er^3＋,0.006Eu^2＋是一种潜在的白光LED用红色荧光粉。     

掺Er^3＋重金属氧氟硅酸盐玻璃的光谱性质与Judd—Ofelt理论分析

制备了掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃，研究了玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质，应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t＝2，4，6)、Er^3 离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。应用McCCumber理论，计算了能级^413/2→^4I15/2跃迁的受激发射截面。结果表明：掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。对Er^3 离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现，掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当，大于磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃。     

Tm3+掺杂锗镓酸盐玻璃的2 μm中红外光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O2掺杂浓度分别为1.526%,3.006%,5.836%,11.028%,15.678%(质量分数,以下同)的65GeO2-12Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(摩尔比)玻璃.从其吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长光的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度玻璃在～1.47 μm与～1.8 μm的荧光特性,发现当Tm2O3掺杂浓度约达到～3.006%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大;然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.本文从Tm3+离子间的能量交叉弛豫效应与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的现象.同时,根据Mc-Cumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面,该荧光的受激发射截面峰值比氟锆铝酸盐玻璃大.由于该玻璃材料表现出较好的光谱性能,因此该材料可望成为～2.0 μm波段中红外光纤激光器的候选基质材料.     

Eu3+/Tb3+和Eu3+/Pr3+共掺杂P(MMA-co-St)的荧光性能的研究

将不同荧光性能的铽(Tb)、镨(Pr)离子分别与铕(Eu)离子混合，以三异丙氧基稀土的形式掺杂P(MMA-CO-St)共聚物，研究Eu^3 ／Tb^3 和Eu^3 ／pr^3 共掺杂P(MMA-CO-St)的荧光性能的变化情况．结果表明，Eu^3 ／Tb^3 掺杂的P(MMA-CO-St)中，Tb^3 作为能量给予体，Eu^3 作为能量接受体，能量转移的结果使Eu^3 特征荧光显增强；Eu^3 ／pr^3 掺杂的P(MMA-CO-St)中，Eu^3 的能量向pr^3 转移，致使Eu^3 的特征荧光猝灭，pr^3 的荧光略为增强．     

Er~(3+)∶Yb~(3+)∶Tm~(3+)共掺硼硅酸盐玻璃光致发光温度特性和能级劈裂

高温固相烧结法制备了Er^3＋：Yb^3＋：Tm^3＋共掺硼硅酸盐玻璃．在978nm半导体激光器抽运下,测量了样品在300～573K下光致发光谱强度随温度的变化,讨论了室温时上转换绿光和红光等波段的光谱劈裂．分析了Er^3＋：Yb^3＋和Tm^3＋之间的能量传递机制．研究结果表明,当温度升高时,Er^3＋：Yb^3＋：Tm^3＋共掺硼硅酸盐玻璃的481nm蓝光、517和534nm绿光、以及657nm红光等光致发光强度单调下降,在490K时几乎消失．但900nm左右的近红外光谱则随温度的升高而持续增强,而且其中心波长向短波方向移动．在室温时,光谱劈裂明显,高温时劈裂逐渐消失．     

976nm激发下Tm^3＋／Yb^3＋共掺TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了Tm^3 /Yb^3 共掺高折射率TiBa玻璃微球,玻璃基材主要成分为：TiO2,BaCO3和SiO2,稀土（％,摩尔分数）掺杂0.5Tm2O3和3Yb2O3。用976nm激光激发测量了它们的上转换蓝光发射。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振,并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算,实验结果与计算结果相符。     

Pr3+掺杂的LaF3纳米微晶/氟氧化物玻璃陶瓷的激光选择激发

研究了Pr^3 掺杂纳米晶／氟氧化物玻璃陶瓷的光谱性质，选择激发光谱分辨了氟氧化物玻璃陶瓷和其中的LaF3纳米微晶内的Pr^3 离了，可以看到LaF3纳米微晶／氟氧化物玻璃陶瓷体系在光谱上未表现出明显的界面效应，这对良好的发光性质可能是一种有利因素，纳光微粒小的尺寸和大表面增加了掺杂离子的局域环境的离散性，使纳米微粒中谱线的非均匀线宽比体材料中大，且随粒径减小而增加，掺杂离子在微晶中富集，或在界面附近富集，提高了微晶中或微晶内局部范围中的浓度，增加了交叉迟豫的几率，出现浓度猝灭，因此Pr^3 离子在LaF3中的富集而引起的浓度猝灭是发光能级寿命缩短的主要原因。     

掺Nd3+碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃, 测量了试样的吸收光谱、发射光谱, 计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2, Ω4, Ω6), 给出了Nd3+离子的发光特性(A, β, τrad, σ)的计算结果, 研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制. 研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性. 当x为0.5时荧光强度和发射截面最大, 即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020 ions·cm-3). 碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致.     

玻璃中银粒子对稀土离子发光影响的研究

在玻璃制备过程中加入硝酸银,然后通过高温退火得到包含银纳米粒子的Er^3＋掺杂锗酸盐玻璃和Eu^3＋掺杂硼酸盐玻璃样品。根据Mie—Drude理论拟合了这些玻璃样品中银纳米粒子等离子体振荡吸收谱,得到了退火时间与银粒子粒径的关系。用488nm Ar^＋激光器激发不同退火时间的这些玻璃样品,分别监测Er3^3＋的^4S3/2-^4I15/2和Eu^3＋的^5D0-^7F2的发射,发现包含银纳米粒子的玻璃样品较不包含银纳米粒子的玻璃样品,Er3^3＋和Eu^3＋的发射分别增强3．6和1.25倍。通过分析玻璃样品的吸收谱和发射谱,排出了表面等离子振荡引起稀土离子发射增强的可能性。对Er^3＋掺杂的玻璃样品进行Judd—Ofelt理论分析,发现随着退火时间增加J-O强度参数减小,Er^3＋的^4S3/2能级的辐射跃迁几率保持增加,表明引入银纳米粒子引起稀土离子周围晶体场发生变化是稀土离子发光增强的一个原因。     

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。