基于铒镱共掺光纤光栅光学上转换的实验研究

通过载氢和紫外光曝光在铒镱共掺光纤上制作了光纤光栅,当波长为976.4nm的半导体连续激光泵浦该光栅时,在只有4mW的抽运功率水平下,便可以观察到显著的上转换蓝绿光辐射,随泵浦功率的增加,辐射强度也在增加。通过单色仪和光电倍增管记录到了绿光、蓝光、紫光和紫外等多波长的上转换辐射光。利用显微镜数码相片证实在同种铒镱共掺光纤中没有上转换现象。     

Er3+-Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换绿光激发过程的研究

根据Er³⁺-Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃绿光上转换发光的能级结构和相关跃迁建立的速率方程模型,分析了Er³⁺的⁴S_3/2能级上升特性与⁴I_11/2能级和Yb³⁺的²F_5/2能级的关系.通过模型对实验观测的上升和衰减曲线的拟合,确定速率方程模型的相关参数,计算⁴S_3/2能级粒子数布居趋于稳定时能量传递粒子数与激发态吸收粒子数之比.进一步分析了Er³⁺-Yb³⁺共掺绿光上转换发光的动力学过程. 关键词： 速率方程模型 上转换 3+-Yb³⁺')" href="#">Er³⁺-Yb³⁺ 方波激发     

氧化物纳米材料Y2O3:(Yb3+,Er3+)上转换发光性质的研究

以Y2O3,Yb2O3,Er2O3为原料,利用燃烧法分别制备了Y2O3:Er3 和Y2O3:(Yb3 ,Er3 )两种纳米材料和相应的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 ).用发射波长为978 nm的半导体激光器和日立F-4500荧光分析仪测量了它们的上转换发光,得到纳米材料Y2O3:Er3 的上转换发光主要为绿色上转换发射而纳米材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )主要为红色上转换发射,而后者与激活离子掺杂浓度相同的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )的上转换发射相比较,体材料以绿色上转换发射为主、红色上转换发射很弱.     

HO3+单掺杂及其与Yb3+、Er3+共掺杂硼硅酸盐玻璃上转换发光的光谱分析

采用高温固相烧结法制备了HO3+单掺杂、HO3+/Yb3+共掺杂、HO3+/Er3+共掺杂和Ho3+/Yb3+/Er3+共掺杂等系列硼硅酸盐玻璃,测量了样品的激发光谱和发射光谱.结果表明:Ho3+单掺杂样品的激发光谱与发射光谱的强度随其浓度增加而逐渐减弱,原因是高浓度掺杂导致Ho3+离子产生猝灭效应;Ho3+/Yb3+...     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃光谱特性及能量传递

采用高温熔融法制备了两系列不同掺杂比的Er³⁺/Tm³⁺共掺的碲酸盐玻璃,测试了样品的吸收光谱和在980 nm LD激发下的发光光谱、上转换发光光谱及发光寿命。讨论了Er³⁺与Tm³⁺掺杂浓度对样品光谱性质的影响,Tm³⁺离子的掺入会减弱Er³⁺的1.53 μm发光强度,但通过共振能量传递可以获得Tm³⁺的1.8 μm发光,并随着Tm³⁺离子浓度的增加而增强。同时表明Tm³⁺离子的增加会减弱Er³⁺离子在528 nm和545 nm附近的上转换绿光强度,而上转换红光出现了先增强后减弱的现象。研究了Er³⁺/Tm³⁺共掺杂碲酸盐玻璃的能量传递机制与传递效率,分析了Tm³⁺/Er³⁺离子掺杂浓度比对上转换发光的影响。     

Er~(3+)/Ce~(3+)共掺TeO_2-Bi_2O_3-TiO_2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1.53μm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.     

Er^3＋/Tm^3＋/Yb^3＋ tridoped oxyfluoride glass ceramics with efficient upconversion white-light emission

A novel Tm^3＋/Yb^3＋ triply-doped glass ceramics containing BaF2 nano-crystals are successfully prepared. Fluoride nanocrystals BaF2 are successfully precipitated in glass matrix, which is affirmed by the X-ray diffraction results. The intense blue （476 nm）, green （543 nm）, and red （656 nm） emissions of the glass ceramics are simultaneously observed at room temperature under 980-am excitation, and the emission luminescence intensity increases significantly compared with the precursor glass, which is attributed to the low phonon energy of fluoride nanocrystals when rare-earth ions are incorporated into the precipitated BaF2 nanocrystals. Under 980-nm excitation at 400 mW, the international commission on illumination （CIE） chromaticity coordinate （X = 0.278, Y = 0.358） of the tridoped oxyfluoride glass ceramics＇ upconversion emissions is close to the standard white-light illumination （X = 0.333, Y= 0.333）. The results indicate that Tm^3＋/Yb^3＋ triply doped glass ceramics can act as suitable materials for potential three-dimensional displays applications.     

高能、超短脉冲、可调谐激光器用掺镱氟磷酸盐玻璃研究进展

Yb^3 与其它稀土离子相比有最简单的能级结构，这使它具有一些独特的性质，如避免激发态吸收，消除上转换和浓度猝灭等，因此它是高能输出激光器介质的理想掺杂离子。氟磷玻璃综合了氟化物玻璃和磷酸盐玻璃的优点，可降低磷酸盐的声子能量，改善其易吸湿性；提高氟化物玻璃的物理化学性能等，这使它成为稀土掺杂可调谐光纤激光器的很好的掺杂介质。众多研究表明，Yb^3 掺杂氟磷玻璃是一种很有前途的激光工作物质。本文总结了Yb^3 掺杂氟磷玻璃的特点，性质，结构及存在的问题。     

Enhancement of up-conversion luminescence properties in Yb~(3+)/Tm~(3+)/Er~(3+) tri-doped transparent oxyfluoride tellurite glass ceramics

<正>Optically transparent Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+) tri-doped oxyfluoride tellurite based nano-crystallized glass ceramics with the batching composition of 73TeO_2-15ZnO-7ZnF_2-3YF3-1.5YbF3-0.3ErF3-0.2TmF_3(mol%) is prepared by a conventional melting quenching and the subsequent heat treatment processes.The sizes of grown nano-crystals in glass matrix appear to be smaller than 100 nm from the scanning electron microscope measurement.Visible up-conversion luminescence of the as melted glass and glass ceramics is investigated.The three-color up-conversion luminescence intensities by 980-nm pumping are increased significantly due to the heat treatment,and the blue intensity increases with a higher magnitude than other wavelengths after heat treatment.     

稀土Er掺杂ZnF2: PbF4的能量上转换

在氟化锌(ZnF2)或氟化锆(ZrF4),氟化铅(PbF4)等基质材料中加入不等量的Er3 及微量Yb3 离子,在特定的条件下制作成能量上转换材料。样品在980nm的红外光激发下发出较强的多波段的可见光,且肉眼可见。由实验样品分析了稀土Er3 上转换可见光各波段的谱线,给出了能级跃迁机制,并根据稀土Er3 摩尔浓度不同的样品其上转换发光强度的不同,分析了掺入稀土的浓度对能量上转换效率的影响。     

氟化锆基质材料中单掺Yb3+的上转换特性

在众多的稀土掺杂氧化物、氟化物或氟氧化物基质材料的能量上转换研究当中,Yb^3 单独掺杂的能量上转换研究在国内报道的很少。这是因为,研究者们普遍都认为Yb^3 只是一种良好的敏化剂,主要起能量转移作用。采用固相合成法,稀土Yb单独掺杂ZrF4基质材料,在1200℃烧结合成了粉末样品。样品用功率为几mW的半导体红外激光980nm激发,肉眼就可看到上转换的明亮的红光。在实验室用功率为几十mW的半导体红外激光980nm激发,用光谱仪测量到红、绿、蓝及紫4个波段的上转换荧光光谱,其波峰在412,478,558,671nm波长处,实验反复验证,认为上转换来自Yb^3 的准能级向Yb^3 基态^2F7／2的跃迁。     

Spectroscopic characteristics of Yb^3＋：LiLa（WO4）2 crystal

The spectroscopic characterization and fluorescence dynamics of Yb^3＋：LiLa（WO4）2 crystal are investigated. The Yb^3＋：LiLa（W04）2 crystal exhibits a broad absorption and emission spectral bands, large absorption and emission cross sections, and moderate fluorescence lifetime. Blue light emission around 480 nm is observed at 10 K and is demonstrated through cooperative upconversion from the deexcitation of excited Yb^3＋-Yb^3＋ pairs.     

离子交换铒掺杂硅酸盐玻璃波导光放大特性

将集成光学放大器用于光纤通信系统中是人们越来越感兴趣的课题，由此导致人们寻找与此相适应的稀土掺杂玻璃材料。给出了一系列Er^3 ／Yb^3 共掺杂硅酸盐玻璃波导的制备和光谱特性的基本结果。平面和条型波导均由Ag^ -Na^ 离子交换技术制备。光谱测量显示，所有样品在1532nm都观测到了荧光发射峰．其半高谱宽为19nm。用波长为514．5nm和980nm的激光抽运，测得多数样品中Er^3 离子在亚稳态^4I13.2能级上的荧光寿命均为7ms左右。Er^3 ／Yb^3 共掺杂玻璃的上转换均低于单掺Er^3 玻璃。用250mW，波长为980nm的激光抽运3．5cm长的条形波导，在1536nm波段下得到的最大净增益是5dB，增益谱的半峰全宽是14nm。     

硅包覆上转换纳米晶制备和表征及生物特异性标记研究

以NaYF₄为代表的上转换纳米晶作为细胞及组织标记的研究越来越热。但易团聚,水溶性、生物兼容性差,没有与生物偶联官能团等缺点限制了其应用,因而表面修饰显得尤为重要。作者通过水热和共沉淀相结合方法,制备了NaYF₄∶Yb3+, Er3+上转换纳米晶,并对其包覆二氧化硅壳层。SEM表征硅包覆前后分别为25和250 nm的单分散粒子,说明硅已成功地包覆于纳米晶表面。980 nm激光照射下,样品的PBS胶体溶液呈可视上转换绿光。上转换荧光光谱和寿命均表明二氧化硅壳层对其发光性质影响很小。圆二色谱说明蛋白分子通过戊二醛与纳米晶偶联前后的二级结构基本不变。基于硅片上的抗原抗体荧光免疫识别试验进一步验证了偶联蛋白分子的特异性,表明该上转换纳米晶适合于生物标记。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3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~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)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~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)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Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)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,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

Ultraviolet upconversion fluorescence from 6D(J) of Gd3+ induced by 980 nm excitation

Ultraviolet upconversion emissions of 246.2 and 252.8 nm from (6)D(J) levels of Gd(3+) ions were observed in GdF(3): 10% Yb(3+), 0.7% Tm(3+) nanocrystals under 980 nm excitation from a laser diode. The (6)D(J) levels of Gd(3+) ions can be efficiently populated by energy transfer processes of Yb-->Tm-->Gd and Yb-->Gd. A six-photon upconversion process was confirmed by the dependence of 252.8 nm emission intensity on the pumping power. The upconversion mechanism in the six-photon process was discussed based on excited state absorption of Gd(3+) ions, cross relaxation energy transfer between two excited Gd(3+) ions, and energy transfer between Gd(3+) and Yb(3+) or Tm(3+) ions.     

Y0.795-xGdxYb0.2Tm0.005F3纳米晶合成及 Tm3+和Gd3+的上转换发光

利用水热法合成了氟化物Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃ (x=0.0,0.1,0.2,0.5,0.8)纳米晶。研究了退火后系列样品的上转换发光性质以及激发态辐射跃迁寿命。在980 nm激发下,Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃纳米微晶样品中观察到了Tm³⁺的蓝光上转换发射及紫色、紫外发射增强现象,同时还观察到Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2到基态⁸S_7/2的发射。实验结果表明:样品半个波长量级的颗粒尺寸是Tm³⁺紫外上转换增强以及Tm³⁺到Gd³⁺发生有效能量传递的重要因素。     

Improved emission of Tm(3+)-doped glass for a 1.4-mum amplifier by radiative energy transfer between Tm(3+) and Nd(3+)

We prepared a Tm-doped glass composite with a Nd-doped layer as a model 1.4-mum thulium-doped fiber amplifier (TDFA) to investigate the effect of energy transfer on the emission spectra of the composite. The competitive 0.8-mu;m emission from the Tm:(3)H(4) level, which had a branching ratio ten times larger than that of the 1.4-mum emission, was reduced to 1/6 of its previous value by radiative transfer to the Nd layer. Also, the 1.06-mum emission from the excited Nd(3+) was found to contribute to the upconversion pumping scheme for population inversion between the (3)i(4) and (3)F(4) levels of Tm(3+) . The Nd-doped glass phase can be used as a cladding material for an efficient TDFA.     

Tm3+和 Yb3+共掺杂PGETYA玻璃的直接敏化上转换发光

制备了一种稀土离子掺杂的PGETYA氟氧玻璃材料,它不仅具有较高的上转换发光效率,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为58.52PbF₂-34.43GeO₂-3Al₂O₃ -0.05Tm₂O₃-4Yb₂O₃,以共掺杂Tm³⁺和Yb³⁺离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在980 nm LD激发下的上转换发光光谱,观察到很强的476 nm的蓝色荧光,它来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆跃迁。同时,还有两个较弱的红色荧光来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₄和³F₃→³H₆跃迁。对上转换发光强度与泵浦电流关系曲线的拟合结果表明:此材料的蓝色上转换为三光子过程,红色上转换为双光子过程。     

980 nm激光泵浦下掺Er3+碲酸盐玻璃的光子雪崩上转换

在980 nm激光二极管的抽运下,掺Er3 碲酸盐玻璃辐射出很强的绿色上转换荧光,荧光强度与抽运功率呈非线性关系,发光强度和积累时间与激光抽运功率的关系研究表明存在雪崩阈值44 mW.发现光子的积累时间(几十毫秒量级)远大于荧光的寿命,且积累时间随抽运功率的增大而减小.与早先报道的690和579 nm抽运波长相比,980 nm是更加有效的抽运波长.