稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃结构的NMR研究

在Sm2O3掺杂BaO-B2O3-Al2O3-SiO2-Sm2O3(BBASS)玻璃系统的形成性能的研究基础上,借助MAS NMR以及差热测试技术,研究了玻璃的结构特点以及玻璃组成、热处理条件等因素对玻璃结构的影响。研究表明,在未掺稀土的BBAS玻璃结构中,硼氧多面体主要以[BO3]、[BO4]存在,铝氧多面体主要以[AlO4]、[AlO5]、[AlO6]存在;随着BBAS中BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,铝氧多面体中的[AlO5]、[AlO6]结构单元逐渐向[AlO4]转变;稀土Sm3+具有较强迫积聚作用,能促使玻璃结构中的硼氧多面体形成巨大的网络结构;热处理对玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体的配位结构影响不大。     

Tm~(3+)掺杂Ge-Ga-Se玻璃中红外发光特性与多声子弛豫分析

用熔融急冷法制备了系列不同Tm3+掺杂浓度的Ge30Ga5Se65玻璃样品,测试了样品折射率、拉曼光谱、吸收光谱以及800nm激光泵浦下的近红外及中红外波段荧光光谱和荧光寿命。用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在Ge30Ga5Se65玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁概率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad等光谱参数。讨论了800nm激光泵浦下掺杂1Wt%Tm3+样品在近红外1.23,1.48和1.8μm处的发光特性及各量子效率,研究了800nm激光泵浦下的样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间的关系,计算了常温下该基质玻璃中Tm3+:3H5→3F4跃迁对于3.8μm处的多声子弛豫速率Wmp和Ge30Ga5Se65玻璃基质中多声子弛豫常数W(0)和电子-声子结合常数α值。结果表明Ge30Ga5Se65硒基玻璃较低的声子能量可以大大降低稀土离子能级间跃迁的多声子弛豫概率,从而提高中红外荧光发光效率,因此硒基玻璃作为稀土离子的掺杂基质材料对实现中红外荧光输出是非常有利的。     

稀土掺杂BAP玻璃的制备及性能研究

采用UVPC和DSC等测试手段系统研究了稀土Sm2O3掺杂BaO-Al2O3-P2O5(BAP)激光防护玻璃的光谱性能及析晶性能。结果表明:吸收光谱的特征吸收峰强度随Sm2O3含量的增加逐步增强,吸收谱线向两端非均匀展宽,玻璃在1075nm波长处的光密度与稀土含量近似成线性关系,当Sm2O3含量达到17.5mol%时,透过率T<0.03%;随着稀土含量的增加,玻璃的析晶参数β先增后减,玻璃的析晶倾向也随之先下降而后提高,BaO/Al2O3比值的降低可使玻璃的形成能力提高。     

稀土掺杂P_2O_5-Al_2O_3-BaO玻璃的制备及其结构研究

稀土掺杂磷酸盐玻璃具有优异的光学和光谱特性,在激光介质、有色滤光材料等领域中有着重要的应用。在P2O5_Al2O3_BaO_Sm2O3(PABS)玻璃形成能力研究的基础上,借助MAS NMR、红外光谱等分析手段,研究了玻璃的结构、玻璃组成与热处理等对玻璃结构的影响。结果表明:不同组成PAB(S)玻璃的31P MAS NMR谱在-20ppm~-25ppm范围内均存在单一的特征信号峰,对应于磷氧多面体[PO4]的Q2型结构;在18ppm、-12ppm和-36ppm处27Al的MAS NMR谱的三个特征信号峰分别对应于27Al的[AlO5][、AlO6]、[AlO6]配位结构,稀土离子的掺入以及热处理均使得[AlO6]向[AlO5]转变;玻璃的网络结构主要由Q2型[PO4]、[AlO5]和[AlO6]构成,并P_O_P、P_O_Al的形式相连接。玻璃在1383 cm-1处出现的吸收峰可能是玻璃结构中形成了P_O_Sm键所致。     

掺Tm~(3+)氟锆酸盐玻璃2μm发光特性

研究了Tm3+掺杂氟锆酸盐玻璃的2μm发光特性。通过吸收光谱,运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算了J-O强度参量tΩ(t=2,4,6)以及Tm3+离子在玻璃中的自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射跃迁寿命等光谱参数。采用808 nm激光二极管(LD)抽运,获得了Tm3+离子在氟锆酸盐玻璃中的近2μm发射光谱。Tm3+离子在玻璃中的3F4→3H6跃迁峰值波长位于1.82μm处。研究表明,随着Tm3+离子浓度的增加,Tm3+离子之间发生明显的交叉弛豫过程(3H4→3F4,3F4→3H6),从而使得1.82μm处荧光强度明显增强,但当掺杂浓度进一步增加达到一定程度后,基于三能级稀土离子的浓度猝灭效应,该荧光强度明显降低。研究计算了氟锆酸盐玻璃中Tm3+…3F4→3H6跃迁对应的受激发射截面,结果表明,受激发射截面受Tm3+掺杂浓度的影响不大。     

紫色发光二极管激发下钐掺杂的重金属硅酸盐玻璃的辐射通量与光通量(英文)

采用积分球测试系统配以内芯直径为400μm的功率光纤连接的CCD探测器,在紫色发光二极管的激发下,对Sm3+掺杂的重金属硅酸盐(CAS)玻璃的荧光光谱进行了表征,实现了以荧光发射特性绝对评价为目的绝对光谱功率分布测定,进一步求得了辐射通量,光通量等荧光特征参数。测试与计算结果表明,在整个可见光谱区域,总的辐射通量和光通量分别为712μW和12.1 mlm,其中Sm3+的4个特征发射峰的辐射通量和光通量分别为36μW和9.7 mlm,占可见区总量的5%和80%,其可见特征发射的总量子产率为2.3%。Sm3+掺杂CAS玻璃可见区多通道辐射跃迁的绝对光谱参数评估为照明和显示器件的研发提供了有益的参考依据。     

高掺杂稀土PBA玻璃的制备及其化学稳定性研究

稀土掺杂磷酸盐玻璃具有优异的光学和光谱特性,在激光介质材料、有色滤光材料等领域中有着重要的应用。在研究P2O5-BaO-Al2O3-Sm2O3(PBAS)玻璃形成能力的基础上,借助NMR、红外吸收光谱等分析手段,研究了玻璃的结构特点以及在各种化学介质条件下玻璃的化学稳定性能、玻璃的组成和结构对化学稳定性的影响。结果表明:玻璃结构主要由磷氧四面体[PO4]3-和铝氧八面体[AlO6]3-构成;Al3+含量越高,玻璃结构越稳定,玻璃的耐水性和耐酸性也越好;玻璃结构中阳离子的极化能力越强,玻璃的耐酸性越好,侵蚀过程中玻璃表面形成的“缺碱层”在一定程度上减缓了化学介质的侵蚀程度;在碱性介质中,磷酸盐长链末节的金属离子被水化,产生P—O—P断键,形成正磷酸盐溶解到溶液中,稀土离子含量的增加,在一定程度上恶化了玻璃的耐碱性能。     

钬镱掺杂波导适用型锗酸盐玻璃上转换荧光光子定量

制备了适用于钾钠离子交换波导的钬镱离子掺杂锗酸盐玻璃,采用荧光光谱绝对测试系统在975nm激光泵浦下对玻璃的上转换发光性能进行表征,解析出样品的绝对光谱功率分布,并计算了光量子数分布和荧光量子产率等绝对荧光参量.测试与计算结果表明,当Ho3+/Yb3+掺杂的锗酸盐玻璃在370℃的KNO3熔盐中热离子交换4h时,K+-Na+离子交换有效扩散系数为0.068μm2/min.锗酸盐玻璃样品中,Ho3+主要发出548nm绿光和660nm红光,其中红色上转换荧光为支配性发射.当激光激发功率密度为1 227 W/cm2时,660nm红光绝对光谱功率和净发射光量子数分别为28.03μW和9.26×1013 cps.此时,548nm绿光和660nm红光发射的荧光量子产率分别为0.17×10-5和2.41×10-5,可见区总荧光量子产率达2.61×10-5.净发射光子数与激发功率密度的双对数曲线斜率表明Ho3+/Yb3+掺杂锗酸盐玻璃的红色和绿色上转换发射均属双光子激发过程.基于波导适用型锗酸盐玻璃实施的钬离子上转换荧光发射的绝对化表征,为稀土光电功能材料的进一步研发提供了可依赖的数据参考.     

掺Tm3+有机-无机复合材料的合成及光谱参数计算

以正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷为前驱体,应用溶胶-凝胶技术,合成了Tm3+离子掺杂的有机-无机复合材料。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3+离子的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比及辐射寿命等光谱参量。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8μm)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浓度等参数获得了Tm3+离子在凝胶玻璃中的增益截面函数。与其它玻璃掺杂基质比较可知,Tm3+掺杂的有机改良硅酸盐玻璃在～1.8μm和～2.0μm波段的中红外激光中有潜在的应用前景。     

光学材料 光学玻璃

TQ171.112 2006032630Sm3 掺杂稀土硼酸盐玻璃的光谱参数计算和荧光光谱分析=Calculation of optical parameters and investigation ofluminescence spectra in Sm3 doped borate glass[刊,中]/杨殿来(大连轻工业学院化工与材料学院.辽宁,大连(116034)) ,林海…∥光谱学与光谱分析.—2006 , 26(1) .—86-89制备了具有高效可见荧光发射的Sm3 掺杂稀土硼酸盐(LBLB)玻璃,对玻璃的吸收和荧光光谱展开了测试与分析。根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行了拟合,求得Sm3 离子的晶场调节参数Ωt=(2 ,4 ,6)分别为6 .81×10-20,4 .43×10-20,…     

LiCaBO_3:Sm~(3+)材料的发光特性(英文)

以CaCO3(99.9%)、Li2CO3(99.9%)、Na2CO3(99.9%)K2CO3(99.9%)、H3BO3(99.9%)、Sm2O3(99.9%)为原料,按所设计的化学计量比称取以上原料,在玛瑙研钵中混合均匀并充分研磨,装入刚玉坩埚,采用固相法制备LiCaBO3:Sm3+材料;通过美国XRD6000型X射线衍射仪和日本岛津RF-540荧光分光光度计对材料的性能进行表征,所有测量均在室温条件下进行。LiCaBO3:Sm3+材料的发射光谱由三个橙红色发射峰组成,主峰位于561,602,651nm,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2跃迁;监测602nm发射峰,得到其激发光谱由320～420nm的宽激发带组成。由激发和发射光谱看出,LiCaBO3:Sm3+能够有效地被紫外LED芯片激发,发射红色光。研究了Sm3+浓度(x)对LiCa1-xBO3:xSm3+材料发射强度的影响,结果表明:随Sm3+浓度的增大,发射强度先增强后减弱,Sm3+掺杂摩尔分数为3%时,发射强度最大,依据Dexter理论,计算得出其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入电荷补偿剂Li+、Na+和K+均提高了LiCaBO3:Sm3+材料的发射强度。     

第二配体对Sm(DBM)3掺杂的PMMA样品发光的影响

分别使用phen（1,10-邻菲咯啉）、TOPO（三正辛基氧化磷）、TPPO（三苯基氧化磷）作为第二配体与Sm（DBM）3（DBM：二苯甲酰甲烷）相互作用,合成了相应的配合物,然后分别将其掺入MMA中,进行聚合得到了固体样品。测量了不同第二配体样品及无第二配体样品的激发和发射光谱,对谱峰做了指认。发射谱中主要发射峰均为Sm^3＋的特征发射,有机配体的发光带很弱,说明从有机配体到稀土发光中心的能量传递非常有效。监测Sm^3＋离子644nm发射峰（^4G5/2→^6H9/2）测量了样品的激发光谱。结果显示,第二配体的加入改变了有机配体的能级结构,激发边出现明显的移动,同时紫外区的激发效率发生了变化,对发光产生了显著的影响。还测量了上述样品中Sm^3＋的^4G5/2能级的发光衰减曲线,拟合出该能级的跃迁寿命,针对不同第二配体的情况进行了比较分析。实验结果表明,第二配体的共轭性和化学键匹配对发光强度影响很大,在我们的结果中,第二配体为TPPO时发光效率最高。     

Raman and optical absorption spectroscopic investigation of Yb-Er codoped phosphate glasses containing SiO_2

Yb-Er codoped Na2O-Al2O3-P2O5-xSiO2 glasses containing 0 - 20 mol% SiO2 were prepared successfully. The addition of SiO2 to the phosphate glass not only lengthens the bond between pS＋ and non-bridging oxygen but also reduces the number of P=O bond. In contrast with silicate glass in which there is only four-fold coordinated Si4＋, most probably there coexist [SiO4] tetrahedron and [SiO6] oetahedron in our glasses. Within the range of 0 - 20 mol% SiO2 addition, the stimulated emission cross-section of Era＋ ion only decreases no more than 10%. The Judd-Ofelt intensity parameters of Er3＋, Ω2 does not change greatly, but Ω4 and Ω6 decrease obviously with increasing SiO2 addition, because the bond between Er3＋ and O2- is more strongly eovalently bonded.     

稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃结构的NMR研究

在Sm₂O₃掺杂BaO-B₂O₃-Al₂O_3-SiO_2-Sm₂O₃(BBASS)玻璃系统的形成性能研究的基础上,借助MAS NMR以及差热测试(DTA)技术,研究了玻璃的结构特点以及玻璃组成、热处理条件等因素对玻璃结构的影响. 研究表明,在未掺稀土的BBAS玻璃结构中,硼氧多面体主要以[BO₃]、[BO₄]存在,铝氧多面体主要以[AlO₄]、[AlO₅]、[AlO₆]存在;随着BBAS中BaO含量的增加,硼氧三角体[BO₃]逐渐向[BO₄]转变,原先[AlO₄]、[AlO₅]、[AlO₆]共存的铝氧多面体结构逐渐转变为大量[AlO₄]和少量[AlO₅]共存的结构;稀土Sm³⁺具有较强的积聚作用,其能促使玻璃结构中的硼氧多面体形成巨大的网络结构;热处理对玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体的配位结构影响不大.     

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。     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

B离子对SiO2基质凝胶中Eu3+特征光谱的加强作用

使用正硅酸乙酯、硼酸和硝酸铝为前驱体，硝酸铕为掺杂剂，以溶胶-凝胶法制备了Eu单掺和Eu、B共掺的SiO2干凝胶，并成功地在钠钙玻璃上制备了光洁度很好的掺杂SiO₂多层薄膜.利用荧光光谱、红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）等技术研究了B离子、退火温度对样品发光性能的影响.荧光光谱显示发光体能产生很强的红色发光，经500℃以上退火处理，产生6条谱带，分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J（J=0, 1, 2, 3, 4）的电子跃迁, ⁵D₀→⁷F₁的跃迁分裂为两个峰.实验结果表明，B离子的加入，由于在材料中形成了Si-O-B键，使Eu³⁺的配位环境的对称性降低，加强了Eu³⁺的红光发射.退火处理改变了材料的网络结构，降低了水和羟基的含量有助于提高发光强度，但退火温度太高（850℃），发生了荧光猝灭效应，源于稀土离子发生位置迁移形成的团簇.XRD测试结果显示材料是非晶态的.     

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.