Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的升频转换发光及光学性质的JO计算

本文报道了Tm³⁺离子在MFT玻璃材料中的光学性质.测量了吸收光谱,利用JO理论计算了不同能级的寿命、跃迁分支比及跃迁几率,计算了一些能级的辐射跃迁振子强度.测量了650nm激发下蓝色升频转换发光,讨论了升频转换发光强度与激发光功率的关系,计算了¹D₂→³H₄和¹G₄→³H₆两个蓝色跃迁的发射截面.     

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.     

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.     

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Tm₂O₃含量对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0.1mol% 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.     

Tm,Yb掺杂五磷酸盐非晶中的上转换蓝光发射

报道在室温下，高浓度Tm和高浓度Yb掺杂的五磷酸盐非晶在966nm半导体激光器激发下，Tm的¹G₄能级和⁴F₄能级分别产生峰位在480nm波长较强的上转换蓝光发射和很强的近红外780nm荧光发射．这一荧光发射是由于Yb的²F_5/2能级对966nm激光的强烈吸收，以及对Tm的相应上转换能级较强的能量传递而产生的上转换过程，Tm的浓度增大又使Tm的³F相似文献   

UPCONVERSION FLUORESCENCE DYNAMICS OF Tm3+ IONS IN LiYF4 CRYSTAL

According to Judd-Ofelt parameter calculation and energy transfer theory, the cross-relaxation process of the Tm³⁺ ions is investigated. A four-level system of coupled rate equations is established to study the fluorescence dynamics of Tm³⁺ in LiYF₄ crystal. Attentions are focused on the upconversion luminescence ¹G₄→³H₆ (483.0 nm) in Tm³⁺:LiYF₄. The relationship between the avalanche properties (critical pump rate, fluorescence intensity and buildup time) originated by resonant excited state absorption and the doped Tm³⁺ concentration is discussed, and some useful conclusions are drawn.     

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%.     

FLUORESCENCE MECHANISMS OF Tm3+- AND Yb3+/Tm3+ DOPED AlF3-BASED FLUORIDE GLASS

A complete set of spectroscopic parameters, including Judd-Ofelt parameters, radiative transition probabilities, radiative lifetime, branching ratios and integrated absorption cross section, have been calculated for Tm³⁺- doped fluoroaluminate (AYF) glass, based on the measured absorption spectra. The mechanism of Tm³⁺→Tm³⁺ and Yb³⁺\Leftrightarrow Tm³⁺ energy transfers and fluorescence properties have been investigated in both Tm³⁺ single-doped and Yb³⁺/Tm³⁺ double-doped AYF glasses. The cross-relaxation process, ³F₄+³H₆→2³H₄, is proved, which makes the optimum Tm³⁺ concentration of 1.77μm fluorescence (³H₄→³H₆) much higher than 1.45μm fluorescence (³F₄→³3H₄) in Tm³⁺:AYF glasses. In Yb³⁺/Tm³⁺:AYF glasses, a stronger concentration quenching is found for the 476nm emission than that for the 797nm emission, and is discussed under the 970nm-excitation.     

掺Tm钒酸钇的光学性能

钒酸钇(YVO₄)晶体有高的激光损伤阈值和高的激光输出斜率效率,也有很好的机械性能和化学稳定性.从测量Tm:YVO₄晶体的吸收谱入手,考虑该晶体的各向异性效应,拟合出Tm³⁺的光学强度参量,进一步得到了振子强度f,辐射跃迁速率A和积分发射截面Σ等光学参量.在350—2500nm范围内,YVO₄晶体基质的吸收很小,而Tm³⁺在YVO₄晶体中发光能力很强;特有的是蓝光¹     

ANISOTROPY OF OPTICAL ABSORPTION INTENSITY IN Tm3+ DOPED YVO4 CRYSTALS

Seven absorption group-bands (¹D₂, ¹G₄, ³F₂, ³F₃, ³H₄, ³H₅, ³F₄) of Tm³⁺ in YVO₄ single crystals have been observed in the orientation absorption spectra recorded in the spectral range from 200 to 4000 nm at 300K. The integrated absorption cross section for each group-band was accurately evaluated. On the assumption that the anisotropy of this uni-axial crystal is small, the Judd-Ofelt theory was extended for the calculation of 4f-4f transition intensities of Tm³⁺ in YVO₄. Two sets of phenomenological intensity parameters were derived from a least-squares-fit procedure. For c-axis cut sample we have Ω₂=10.18 (10^-20cm²), Ω₄=1.96 (10^-20cm²), Ω₆=0.75 (10^-20cm²).For a-axis cut sample we have Ω₂=8.20 (10^-20cm²), Ω₄=2.47 (10^-20cm²), Ω₆=0.91 (10^-20cm²). The anisotropy of the optical absorption intensities of Tm³⁺:YVO₄ was theoretically analyzed in detail.     

白光LED用LiBaBO3:Eu2+材料发光特性研究

采用高温固相法制备了LiBaBO₃:Eu²⁺绿色发光材料.测量了Eu²⁺浓度为1mol%时样品的激发与发射光谱,其发射光谱为双峰宽谱,主峰分别为482和507nm,与理论计算值符合很好;监测482nm发射峰时,对应激发光谱的峰值为287和365nm,监测507nm发射峰时,对应的激发峰为365和405nm.研究了Eu²⁺浓度对材料发射光谱的影响,结果显示,随Eu²⁺浓度的增大,蓝、绿发射峰均发生了     

钨酸钇钠晶体中Tm3+的光谱特性

测量了Tm³⁺:NaY(WO4)₂晶体的吸收光谱、发射光谱和激发光谱，利用J_O理论计算了钨酸钇钠晶体的强度参数：Ω₂=7.21304×10^-20cm²，Ω4=0.504766×10^-20cm²，Ω6=0.977784 ×10^-20cm²，以及Tm³⁺光学参数包括各能级的荧光寿命和荧光分支     

SPECTROSCOPIC INVESTIGATION ON THE PROPERTIES OF VISIBLE AND NEAR INFRARED EMISSIONS IN Tm3+, Ho3+ Co-DOPED YVO4 CRYSTALS

With the help of absorption and fluorescence spectra, the spectroscopic properties of Tm³⁺, Ho³⁺:YVO₄ crystals have been investigated under different dopant concentrations. The absorption results show that the maximum absorption in the spectral range of currently available powerful laser diodes (LD) is at 796 nm, corresponding to the transition ³H₆→³H₄ of Tm³⁺ in the crystals. Upon the excitation with a LD at 808 nm, we have detected ten fluorescence bands in the spectral range spanning from visible to infrared. In visible region 4 upconversion bands have been observed centered at 475, 547, 660, and 701 nm. Discussions of the energy transfer processes suggest that cross relaxations and excited absorptions with the involvement of Tm^{3+ 3}F₄, ³H₅ and Ho^{3+ 7}I₅ states are responsible for the four upconversion emissions. Comprising the relative integrated intersities of 2 μm (Ho³⁺: ⁵I₇→⁵I₈) and 1.8 μm (Tm³⁺: ³F_4→³H₆) bands we have observed an efficient energy transfer from Tm³⁺ (³F₄) to Ho³⁺ (⁵I₇). Examination of the ratios of the intensity of 2 μm band to that of 1.8 μm band as a function of the ratios of Tm³⁺ concentration (c_Tm) to Ho³⁺ concentration (c_Ho) indicates that small concentration ratios (c_Tm/c_Ho) lead to high efficient energy transfers of Tm³⁺(³F₄)→Ho³⁺(⁵I₇).     

BaZr(BO3)2:Eu的合成及发光性能研究

用硝酸盐热分解法成功制备了BaZr(BO₃)₂:Eu(Eu³⁺的掺杂量为摩尔分数5％)荧光材料，并研究了其在254及147nm光束激发下的发光特性.254nm光束激发下的发射主峰位于612nm处，归属于Eu³⁺的⁵D₀—⁷F₂的电偶极跃迁，但在147nm光束激发下的发射主峰位于592nm处，归属于Eu³⁺的相似文献   

纳米Ag颗粒表面等离子激元对上转换材料光致发光性能影响的研究

本文采用共烧结工艺将纳米Ag颗粒引入Yb³⁺, Er³⁺共掺的NaYF₄上转换材料中, 利用X射线衍射及扫描电子显微镜技术对制备的NaYF₄材料进行结构特性和表面形貌的表征, 通过吸收谱及荧光光谱测试技术对NaYF₄材料光吸收及光发射特性进行表征. 通过对纳米Ag颗粒引入量的优化, 获得了Yb³⁺, Er³⁺共掺的NaYF₄上转换材料荧光发射峰的增强, 300—800 nm全光谱范围内增益达28%, 在544 nm处获得最大增益55%, 具有显著的荧光增强效果. 同时分析了不同数量纳米Ag颗粒的引入对NaYF₄材料吸收谱及光致发光特性影响, 指出了表面等离子激元的光猝灭及共振吸收增强作用机理.     

白光LED用LiSrBO3∶Sm3+材料的光谱特性

采用固相法制备了一种新型的白光LED用LiSrBO₃∶Sm³⁺红色发光材料,并研究了材料的光谱特性.材料的激发与发射光谱显示其能够被404 nm近紫外光激发,发射599 nm红光,很好的符合近紫外光激发下白光LED的需要.研究了Sm³⁺浓度对材料发射强度的影响,发现Sm³⁺浓度为3 mol%时,强度最大.添加Na⁺或K⁺也可提高LiSrBO₃∶Sm³⁺材料的发射强度.     

Er3+掺杂新型GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er³⁺离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526 nm、549 nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

用于白光LED的单一基质白光荧光粉Ca2SiO3Cl2:Eu2+，Mn2+的发光性质

用高温固相法合成了Eu²⁺，Mn²⁺共激活的Ca₂SiO₃Cl₂高亮度白色发光材料，并对其发光性质进行了研究. 该荧光粉在近紫外光激发下发出强的白色荧光，Eu^{2+中心形成峰值为419 nm和498 nm的特征宽带，通过Eu2+中心向Mn2+中心的能量传递导致了峰值为578 nm的发射，三个谱带叠加从而在单一基质中得到了白光. 激发光谱均分布在250—415 nm的波长范围，红绿蓝三个发射带的激发谱峰值分别位于385 nm，412 nm，370 nm和396 nm处，可以被InGaN管芯产生的紫外辐射有效激发. Ca₂SiO₃Cl₂:Eu2+，Mn2+是一种很有前途的单一基质白光LED荧光粉.}     

Pr3+离子单掺LiLuF4单晶的坩埚下降法生长及光谱性能研究

本文应用坩埚下降法技术在全密封铂金坩埚条件下生长了不同Pr³⁺离子掺杂浓度的高质量LiLuF₄单晶. 测定了单晶体从420 nm至500 nm的激发光谱. 在446 nm光激发下,观察到单晶体480 nm(³P₀→³H₄)蓝色发射带、522 nm(³P₁→³H₅)绿色发射及605 nm(¹D₂→³H₄)的红色发射,其对应的平均寿命分别为38.5、37.3和36.8 μs. 其荧光寿命明显大于Pr³⁺掺杂的氧化物单晶. 同时研究了激发波长和掺杂浓度对发射强度以及色度坐标的影响. 获得最佳的Pr³⁺浓度为∽0.5 mol%,并分析了环境温度从298 K 到443 K变化对荧光强度的影响. 结果表明随着温度的增加,荧光强度逐步变弱,其中³P₀→³H₄(480 nm)能级跃迁受温度影响最大,其次是³P₁→³H₅和¹D₂→³H₄.     

1313nm脉冲泵浦下掺Er3+光纤中多波长可见光的产生

本文报道了以1313nmNd:YLF激光脉冲泵浦掺饵(Er³⁺)单模GeO₂/SiO₂光纤而产生多波长可见光的实验,在该光纤中观察到(463～510)nm间的多波长放大自发辐射过程,此过程对应于Er³⁺离子的²G_7/2等几个激发态到⁴I_13/2亚稳态的跃迁.其激发过程是分步的四光子吸收过程,同时,掺饵光纤的红外发射峰1530nm(⁴I_13/2-⁴I_15/2)与1313nm泵浦光之间的三波混频过程也对这一区间的连续多峰的光谱结构有贡献.实验中还观察到540nm附近的绿光辐射.