荧光俘获效应对Er3+/Yb3+共掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺杂浓度相同而厚度不同的Er^3 ／Yb^3 共掺杂碲钨酸盐玻璃样品,测量了样品的吸收光谱和970nmLD激发下的Er^3 离子1．5um发射的荧光光谱和荧光寿命,计算了Er^3 离子的发射截面,研究了荧光俘获效应对Er^3 离子1．5um发射的光谱性能的影响。结果表明,样品中Er^3 离子存在很强的荧光俘获效应,且荧光俘获效应随样品厚度的增加而增强。荧光俘获效应使测得的荧光寿命比计算的自发辐射寿命要长,随样品厚度的增加,Er^3 离子1．5um发射的荧光寿命增加;其荧光有效线宽△λeff与次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa/Ⅰp也增加,且△λeff与Ⅰa／Ⅰp存在很好的线性关系。首次提出采用Er^3 1．5um波段荧光谱的次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa／Ⅰp与从McCumber理论计算得到的次峰值发射截面和主峰值发射截面的比值(σea／σep)的差值或比值来判断基质中Er^3 1．5um波段荧光俘获效应强弱的方法。     

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。     

掺铒铋酸盐玻璃光谱性质的组分依赖性研究

通过测试掺铒铋酸盐玻璃43Bi2O3-xB2O3-（57-x）SiO2（x=10，20，30，40，50mol％）中Er^3＋离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及荧光强度，结合Judd—Ofelt和McCumber理论，对玻璃中Er^3＋离子光谱性质随玻璃组分的依赖关系进行了系统研究．研究结果显示，掺铒铋酸盐玻璃具有较其它玻璃优异的光谱性质．随着玻璃中组分B2O3含量的增加，强度参量Ω6、荧光半高宽和能级^4I15／2→^4I13/2间自发辐射跃迁几率相应增加，而荧光寿命、荧光强度和受激发射峰值截面相应减小，带宽品质因子（σe^pcak×FWHM）在组分B2O3含量30mol％时达到最大．     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃放大器的大信号增益与量子效率理论分析

研究大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺磷酸盐玻璃波导放大器的增益与量子转换效率。从量子转换效率的定义出发，得出了增益、抽运光功率以及量子转换效率三者之间关系的解析表达式。通过数值求解大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺系统的速率方程与光功率传输方程，讨论了Er^3 浓度、Yb^3 浓度、Yb^3 与Er^3 浓度比率、抽运光功率以及放大器长度等因素对量子转换效率的影响。结果表明提高Er^3 浓度与增加放大器长度均有助于提高量子转换效率，高Er^3 浓度掺杂需要相应的高Yb^3 浓度与之相匹配以减小由于高浓度Er^3 掺杂引起的上转换效应，Yb^3 浓度的提高将降低器件的量子转换效率，Yb^3 -Er^3 浓度之比取1～2较好。     

Er3+掺杂铌磷酸盐玻璃材料的光谱性质

采用熔融猝灭方法制备了掺杂不同浓度Er^3 离子的铌磷酸盐玻璃材料，测量了该材料的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命。计算了在该玻璃材料中Er^3 的光学跃迁强度参数，同时计算了部分能级之间光学跃迁的振子强度、跃迁几率以及辐射跃迁寿命。应用两种不同的方法计算了^4I13／2→^4I15／2受激发射截面，结果证明存在的自吸收很小。荧光寿命随浓度的变化关系表明，^4I13／2能级的能量传递是电偶极类型的，同时证明在低浓度下该能级的量子效率接近100％。所有这些研究结果表明，该材料可能成为新的集成光学器件材料的候选者。     

激光二极管抽运的Er3+、Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器

系统研究了Er^3 、Yb^3 共掺磷酸盐玻璃的激光性质，利用激光二极管抽运，成功地实现了Er^3 、Yb^3 共掺磷酸盐玻璃激光器的连续运转。在室温下所得到的激光最大输出功率达43mW，斜率效率为10．6％，激光光谱范围为1516nm-1547nm，峰值波长为1533nm。     

Er3+/Yb3+共掺LiNbO3晶体中Er3+的光谱特性分析

在室温下,测量了采用Czochralski方法生长的as-grown和经退火处理的Z切Er^3＋／Yb^3＋共掺同成分LiNbO3晶体的α偏振吸收光谱（300-1650nm）。运用Judd—Ofelt理论对该晶体中Er^3＋的光谱特性进行了分析。由所测得的吸收系数的积分计算得到了从基态到激发态的若干个主要的电子跃迁强度实验值。利用最小二乘法确定出Er^3＋／Yb^3＋共掺LiNbO3晶体中Er^3＋的Judd-Ofelt参数。进而确定了自发辐射概率,从激发态能级到其各个下能级的荧光分支比以及能级辐射寿命。此外,还讨论了Yb^3＋的共掺和退火处理对LiNbO3晶体中Er^3＋光谱特性的影响。     

宽带光放大器用掺Er3+碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er^3 的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er^3 在玻璃中的吸收光谱和970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er^3 离子的J-O强度参量Ωt(t=2,4,6)和其1．5μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er^3 在TWZOF玻璃中具有较大的1．5μm发射截面,其峰值发射截面为0．86pm^2;同时,Er^3 在TWZOF玻璃中具有很大的1．5μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83nm之间;Er^3 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω4均增大;Er^3 离子1．5μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。     

掺杂Er3+多组份氧化物玻璃的制备与发光特征的研究

用高温熔融法制备了用于1．5μm光波段元件高浓度Er^3 掺杂的B2O3－SiO2,Al2O3-SiO2-CdO与Li2O-Al2O3-SiO2三种多组分氧化物玻璃。在488nm连续氩离子激发下,测定并比较了这三种玻璃在1．5μm波段的发射光谱特征,及掺杂浓度对发光强度的影响。研究结果表明：Er^3 :Li2O-Al2O3-SiO2具有较宽的发光带,是合适的光放大器玻璃基质材料;而B2O3－SiO2玻璃系统随Er^3 掺杂浓度的增加,其荧光效应成线性增强,是合适的发光基质。     

M3Al2Si3O12（M=Ca,Cd）玻璃中Er^3＋离子的吸收和1534nm荧光光谱

本文报告了室温下M3Al2Si3O12:Er^3 (M=Ca,Cd）新硅酸盐玻璃从300－1650nm范围内的吸收光谱，在488nm、632．8nmLD激光泵浦下Er^3 离子发射很强的1534nm红外光及其荧光光谱性质。分析其荧光物理过程，指出Er63 掺杂的M3Al2Si3O12玻璃是1534nm激光和光纤放大器用的极好的候选材料。     

镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得-奥菲而特理论分析

采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺铒硼硅酸盐玻璃、镱铒共掺硼硅酸盐玻璃样品.依据扎得-奥菲而特(Judd-Ofelt,J-O)理论计算了三价铒离子扎得-奥菲而特强度参量Ωk(k=2,4,6)和自发辐射寿命、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量.用麦克库玻(McCumber)理论分析了镱铒共掺硼硅酸盐玻璃铒离子上转换红光(4F9/2→I15/2)、绿光(2>H11/2→I15/2)的受激发射截面.结果表明,随着掺铒硼硅酸盐玻璃中铒离子浓度的增加,扎得-奥菲而特参量Ω2变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃的Ω2则随掺镱浓度的提高而增大,且高于已有的硅酸盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加.     

掺铒铝硅酸盐玻璃光谱和上转换荧光性质研究

利用Judd小Ofelt(J—O)理论和吸收光谱计算了Er^3 、Yb^3 掺杂的铝硅酸盐玻璃的J—O参量、振子强度、跃迁几率、荧光寿命，量子效率以及上转换系数等参量，比较了饵离子^I13/2—^I15／2跃迁的光谱参量的计算与测量值，并讨论了玻璃中OH—浓度与荧光寿命、绿色上转换发光强度与抽运光功率的关系。     

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。     

970nm抽运下Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性

研究了Er3+/Yb3+共掺、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃在970nm抽运下的荧光光谱和上转换光谱性质，测试了Er3+离子的4I11/2和4I13/2能级荧光寿命变化情况.结果发现Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的常规荧光谱线在1450—1700nm区域明显加宽，并在1630nm有一荧光峰，可能是Tm3+：1G4→3F2跃迁产生.上转换发光研究表明，由于碲酸盐玻璃声子能量低的缘故，三种共掺系统下都存在上转换发光现象.在Er3+/Yb3+/Tm3+共掺中，上转 关键词： Er3+/Yb3+/ Tm3+共掺 碲酸盐玻璃 荧光 上转换光谱     

Er3+/Yb3+共掺硅酸盐玻璃样品的多波段光谱特性

制作了系列Er3+/Yb3+共掺硅酸盐玻璃,结合Er3+-Yb3+之间的能量传递模型,对Er3+/Yb3+掺杂样品不同波段的发射光谱进行了测量和分析.结果表明,Er3+/Yb3+掺杂浓度对红外荧光强度、半峰全宽及上转换可见光都有显著的影响;Yb3+离子的引入导致Er3+/Yb3+离子单元的等效受激吸收几率增大,使Er3+离子的激活度增加,引起Er3+离子的红外荧光和上转换发光的同步增强.     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Influence of OH groups on 1.5-μm emission of Yb3+/Er3+ co-doped tungsten-tellurite glasses

The Yb3+/Er3+ co-doped TeO2-WO3-ZnO glasses bubbling with different times were prepared. The infrared (IR) transmission spectra, emission spectra and fluorescence lifetime of Er3+ at 1.5μm were measured. The quench effects of OH groups on emission intensity of Er3+ at 1.5μm as well as the relationships between fluorescence decay rate and OH group content were investigated. The constant kOH-Er, which represents the strength of the interactions between Er3+ ions and OH groups, is approximately 17.0 × 10-20cm4/s, and is comparable to that for Er3+ in Yb3+/Er3+ co-doped phosphate glasses.     

Effect of concentration quenching on the spectroscopic properties of Er3+/Yb3+ co-doped AlF3-based glasses

A series of highly Er3+/Yb3+ co-doped fluoroaluminate glasses have been investigated in order to develop a microchip laser at 1.54 μm under 980 nm excitation. Measurements of absorption, emission and upconversion spectra have been performed to examine the effect of Er3+/Yb3+ concentration quenching on spectroscopic properties. In the glasses with Er3+ concentrations below 10 mol%, concentration quenching is very low and the Er3+/Yb3+ co-doped fluoroaluminate glasses have stronger fluorescence of 1.54 μm due to the 4I13/2 → 4I15/2 transition than that of Er3+ singly-doped glasses. As Er3+ concentrations above 10 mol% in the Er3+/Yb3+ co-doped samples, concentration quenching of 1.54 μm does obviously occur as a result of the back energy transfer from Er3+ to Yb3+. To obtain the highest emission efficiency at 1.54 μm, the optimum doping-concentration ratio of Er3+/Yb3+ was found to be approximately 1:1 in mol fraction when the Er3+ concentration is less than 10 mol%.     

Er3+/Yb3+共掺杂氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光

研究了Er^3 ／Yb^3 共掺氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱。分析了氧氟硅酸盐玻璃中Yb”敏化Er^3 的上转换发光机理。结果表明：通过975nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到蓝光(408nm)、绿光(529nm和545nm)和红光(667nm),分别是由于Er^3 离子。H9/2→^4I15/2,H11/2→^4I15/2,H3/2→^4I15/2和H9/2→^4I15/2跃迁。随Yb2O3浓度的增加。Yb^3 对Er^3 的能量转移增强,因此蓝光、绿光和红光的发光强度都增强,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程。拉曼光谱发现,对Er^3 离子在氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光。玻璃结构中的PbF2起到重要作用。     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃(LGS-L)波导放大器设计

就作者自行研制的Er3 + Yb3 + 共掺磷酸盐玻璃 (LGS L) ,用重叠积分方法进行放大器设计。在Er3 + 、Yb3 + 掺杂浓度分别为 1.5 1× 10 2 6ions/m3 、19.1× 10 2 6ions/m3 的情况下可获得 2 .6dB/cm的增益 ;Er3 + 掺杂浓度为2× 10 2 6ions/m3 时 ,在 4cm的器件上可获得超过 15dB的增益。此外 ,讨论了信号光和抽运光光场强度的横向分布与Er3 + 、Yb3 + 横向掺杂浓度分布之间的重叠对放大器增益的影响 ,放大器的最佳长度 ,以及在 980nm抽运下 ,Yb3 + 、Er3 + 掺杂浓度比对放大器增益的影响。