798 nm半导体激光激发下Yb3+, Tm3+:ZBLAN玻璃的上转换发光

在用７９８ｎｍ半导体激光直接激发Ｔｍ＾３＋离子至＾３Ｆ４能级时,Ｔｍ＾３＋和Ｙｂ＾３＋共掺的锆系氟化物（Ｔｍ＾３＋,Ｙｂ＾３＋;ＺＢＬＡＮ）玻璃中观测到了较强的上转换蓝光。分析了发光机理：Ｔｍ＾３＋离子把能量传递给Ｙｂ＾２＋离子,被激发的Ｙｂ＾３＋离子又把能量传递给Ｔｍ＾３＋离子,从而把Ｔｍ＾３＋激发至发射蓝光的能级＾１Ｇ４和＾１Ｄ２。对这种泵浦机制的特点进行了讨论。     

氟化物玻璃中Tm^3＋离子敏化Ho^3＋离子的红外发光性质

研究了氟化物玻璃中Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾３＋离子的红外吸收光谱性质，用钛宝石激光器作为激发源，研究了Ｔｍ＾３＋离子的交叉弛豫过程和Ｔｍ＾３＋敏化Ｈｏ＾３＋２μｍ的红外发射光谱。研究结果表明，只有发Ｔｍ＾３＋离子浓度较高（～２ｗｔ％）时，才能发生较强的交叉弛豫进行，随Ｍｏ＾３＋离子浓度的增加，２μｍ的发光强度增大，当激发光波长为８１３ｎｍ时，２μｍ的发光强度最大。     

新型Tm^3＋掺杂的MFT玻璃上转换发光特性

设计并制备了一种Ｔｍ＾３＋掺杂的以多种氟化物为调整剂的碲酸盐玻璃材料,研究了Ｔｍ＾３＋离子上转换发光强度与掺杂浓度的关系,测量不同波长的红外光激发下Ｔｍ＾３＋离子的上转换发光,及其在可见范围内的吸收光谱,测量了上转换发光的斜率效率。     

YAG晶体中Tm^3＋离子的荧光特征分析

计算了ＹＡＧ晶体中Ｔｍ＾３＋离子辐射跃迁几率Ａｉｊ，无辐射跃迁几率Ｗｉｊ，交叉弛豫几率Ｐ，荧光寿命τｉ和荧光分支比βｉｊ等荧光特征参量，并利用这些值及跃迁速率方程讨论了＾３Ｆ４能级荧光强度与掺杂浓度的关系，得出当激发光的泵浦速率从１０＾２～１０＾６ｓ＾－１时，Ｔｍ＾３＋离子的最佳相对浓度Ｘｏｐ在４．９～６．４％之间。     

氟锆酸盐玻璃中HO^3^＋离子的光谱特性

测出了氟锆酸盐玻璃（ＺＢＬＡＮ）中Ｈｏ＾３＾＋离子的激发光谱和发射光谱，算出其振子强度，辐射跃迁几率和受激发射截面，详细地研究了这种基质中离子浓度对发光和寿命的影响。     

Tm^3＋和Yb^3＋共掺五磷酸盐非晶中的间接敏化上转换

本文报道在约７９８ｎｍ的半导体激光泵浦下，Ｔｍ＾３＋，Ｙｂ＾３＋共渗五磷酸盐非晶的蓝光发射。激光被样品吸收而直接激发Ｔｍ＾２＋离子至＾３Ｆ４能级。从Ｔｍ＾３＋向Ｙｂ＾３＋的能量传递，接着从Ｙｂ＾３＋向Ｔｍ＾３＋的能量传递把Ｔｍ＾３＋离子激发至＾１Ｇ４能级。分析表明，声子在上转换过程中起了很大作用。     

Tm^3＋掺杂的MFT玻璃上转换发光及光学增益

报道了一种新型ＭＦＴ（Ｍｕｌｔｉ－Ｆｌｕｏｒｉｄｅ－Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）玻璃材料（组份为５０ＴｅＯ２－１９．７ＰｂＦ２－１０ＡｌＦ３－１０ＢａＦ－０．３Ｔｍ２Ｏ３）的制备方法,测量了６５０ｎｍ激发下Ｔｍ＾３＋离子掺杂在ＭＦＴ玻璃材料中源于＾１Ｄ２→＾３Ｈ６（４７６ｎｍ）跃迁的两组蓝色上转换发光研究了上转换发光强度随激光率的变化关系,并且首次应用ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅ     

970nmLD激发Tm^3＋,Yb^3＋掺杂的MFT玻璃材料上转换发光的研究

设计并制备了一种Ｔｍ＾３＋、Ｙｂ＾３＋共掺杂的多氟化物调整碲酸盐（ＭＦＴ）玻璃材料,其组份为５０ＴｅＯ２－１４．ＰｂＦ２－１０ＡｌＦ３－１０ＢａＦ２－１０ＮａＦ－０．１Ｔｍ２Ｏ３－５Ｙｂ２Ｏ３。测量了该玻璃系统的Ｒａｍａｎ散射光谱,在９７０ｎｍＬＤ激发下裸眼可以观察到很强的蓝色我,光谱测量证实这个蓝色发射（４７６ｎｍ）来源于＾１Ｇ４→＾３Ｈ６的跃迁,同时,还有两个较弱的红色发射源于＾１Ｇ４→＾３Ｈ     

Yb3+离子在氟化物玻璃中的红外光谱性质

根据测得的Ｙｂ＾３＋离子在氟锆酸盐玻璃（ＺＢＬＡＮ）中的吸收光谱和荧光光谱,分析了Ｙｂ＾３＋离子在氟锆酸盐玻璃中的吸收特性和发光特性;计算了Ｙｂ＾３＋离子的发射截面σｅ,讨论了Ｙｂ＾３＋离子的再吸收效应;增加Ｙｂ＾３＋离子掺杂浓度不会发生浓度淬灭效应。     

氟锆酸盐玻璃中Tm^3＋离子的红外光谱性质

根据Ｔｍ＾３＋离子有吸收光谱，计算在氟锆酸盐玻璃中的＾Ｔｍ＾３＋的Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ参数和工外跃迁＾３Ｆｉ→＾３Ｈ４，＾３Ｈ４→＾３Ｈ６和３Ｆ４→＾３Ｈ５ 发跃迁几率，研究了Ｔｍ＾３＋的红外发射光谱的交叉驰豫过程，讨论了离子浓度对红外发光强度的影响，并讨论了这些跃迁的发射截面。     

Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制

采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃,测试了808 nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695 nm红光、544 nm绿光、474 nm蓝光和740 nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740 nm红光可能是由Tm3+：1D₂ →3F_{2, 3}能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol％ Tm₂O₃的样品中添加0.3 mol％ Ho₂O₃,695 nm红光、740 nm红光和474 nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5 mol％ Tm₂O₃样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1D₂能级(发射740 nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3F_{2, 3}能级(发射695 nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740 nm红光的发射和1G₄能级上部分粒子的无辐射跃迁(1G₄→3F_{2, 3})两条途径,因此样品中695 nm红光强度明显要大于740 nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1G₄能级(发射474 nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1G₄能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740 nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm3+的3F_{2, 3}能级上的粒子集居。所以,当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与 Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm3+与 Ho3+之间的能量转换机制。     

近红外光诱导下NaYbF4:Tm3+,Eu3+ 体系中Eu3+的上转换发光

利用水热法制备得到NaYbF₄:0.01%Tm³⁺,20%Eu³⁺上转换材料,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及光谱测试技术分别对其进行了结构、形貌以及光谱性质的表征。在980 nm近红外激光激发下,得到了Eu³⁺的可见到紫外范围的上转换荧光发射。分析表明:共掺杂NaYbF₄纳米材料中Tm³⁺到Eu³⁺离子的能量传递对布居Eu³⁺离子的激发态能级,获得Eu³⁺的上转换发光起着至关重要的作用。另外,在实验中首次获得了Eu³⁺对应于³P₀→⁷F_j (j=0,1,2)能级跃迁的上转换光发射。     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐微结构光纤激光器

用棒管法拉制了Tm³⁺/Ho³⁺掺杂的碲酸盐微结构光纤,并获得了2 μm的激光输出。以1 560 nm的Er³⁺掺杂石英光纤激光器作为泵浦源,在22 cm长的微结构光纤中,得到了最大功率为8.34 mW、波长为2 065 nm的连续激光输出,泵浦光功率为507 mW,斜率效率为2.97%。研究结果表明,Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐微结构光纤是一种用于研制2 μm激光器的理想材料。     

Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明：Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体连接构成。在紫外光激发时,Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F_9/2→6H_15/2(483 nm),6H_13/2(576 nm)的跃迁发射,而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D₄→7F₆(489 nm),7F₅(544 nm),7F₄(586 nm)和7F₆(623 nm)的跃迁发射。对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现,Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时,Tb3+单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy3+的引入,通过4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递,Tb3+发光得到敏化增强。Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而增强,Dy₂O₃含量为1 mol%时达到最大,更高Dy₂O₃含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭,减少了向Tb3+的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时,Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P_7/2(Dy3+)和5L₉(Tb3+),此时除了4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递外,还出现了5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。Dy3+掺杂浓度较低时,Dy3+→Tb3+能量传递作用较强,Tb3+发光得到敏化增强。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。当Dy₂O₃含量超过0.4 mol%时,Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递,减少了Tb3+的辐射跃迁发光,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递,因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时,Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用,Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D₄→7F₅荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。X射线激发发射光谱显示,Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy3+作为敏化剂,用于增强Tb3+的发光。     

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+共掺微晶玻璃蓝色上转换荧光的温度特性

制备了Tm³⁺,Yb³⁺共掺氟氧化物微晶玻璃, 在980 nm二极管激光器泵浦下研究了其上转换发光。发现将前驱玻璃进行热处理后,源于Tm³⁺的¹G₄能级到基态³H₆跃迁所产生的蓝色上转换荧光在463 nm和476 nm出现明显劈裂。在此基础上分析了该劈裂蓝色上转换荧光在303~623 K范围内的温度特性。结果表明:Tm³⁺,Yb³⁺共掺氟氧化物微晶玻璃蓝色上转换荧光可应用于光学测温,其测温最大灵敏度为4.2×10^-4 K^-1,相应温度为352 K。     

Ho3+/Tm3+共掺Ge-Ga-S-CsI玻璃的2.0μm中红外发光特性的研究

用熔融急冷法制备了系列Ho3+/Tm3+共掺的78GeS2-12Ga2S3-10Csl玻璃样品,测试了样品的吸收光谱以及808 nm激光泵浦下的2μm中红外荧光光谱.用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+离子在78GeS2-12Ga2S3-10CsI硫卤玻璃中的强度参数Ω(i=2,4,6)、自发辐射跃迁概率Arad和...     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感

采用高温熔融淬火法成功的合成了Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的含有不同浓度Tm~(3+)的氟氧化物碲酸盐玻璃.测量了样品的吸收光谱,结果表明Yb~(3+)和Tm~(3+)成功掺入到玻璃基质中.在980nm激发下,样品在801nm(3H4→3H6)发射最强,在476nm(1G4→3H6)和651nm(1G4→3F4)发射较弱;分析了上转换发光强度与Tm~(3+)浓度依赖关系,确定了上转换发光的最佳掺杂浓度为0.1%Tm2O3;探讨Tm~(3+)的上转换发光机理和Tm~(3+)的浓度猝灭机理,结果表明在980nm激发下Tm~(3+)获得的能量主要来自于Yb~(3+)→Tm~(3+)的量传递,Tm~(3+)的浓度猝灭机理为Tm~(3+)-Tm~(3+)之间的交叉弛豫导致的无辐射能量传递,根据能量匹配的原则,给出可能的交叉弛豫通道.此外,在980nm激发以3F2,3和3H4作为热耦合能级研究分析了Tm~(3+)在氟氧化物碲酸盐玻璃中的温度传感性能,结果表明灵敏度随温度的升高而升高,说明Tm~(3+)掺杂的氟氧化物碲酸盐玻璃可以作为光纤传感材料,且在高温灵敏度更佳.     

970 nm抽运下Tm3+/Yb3+共掺氧氟玻璃的频率上转换发光

稀土离子掺杂的氧氟玻璃是一种新型上转换发光材料。制备了Tm^3／Yb^3＋单掺、共掺的摩尔分数为n（SiO2）-0．30,n（PbF2）-0．50,n=（Al2O3）=0．15,n（AlF3）=（0．049-x）,n（TmF3）=y,n（YbF3）=x（x=0,0．001,0．010,0．015,0．020,y=0,0．001）系统氧氟玻璃,研究了其上转换发光特性、分析了其上转换发光机理。研究发现,在970nm抽运光源激发下,Tm^3＋单掺时没有可见光上转换发射;而加入Yb^3＋后产生了强的蓝光（452nm,476nm）、红光（647nm）及近红外光（791nm）发射,分别对应如下辐射跃迁：^1D2→^3F4、^1G4→^3H6、^1G4→^3F4和^3H4→^3H6;且随着Yb^3＋离子浓度的增加上转换发光增强。在970nm光源抽运下用Yb^3＋敏化Tm^3＋可以显著提高其上转换发光强度,且随着Yb^3＋离子浓度的增加,增强了对抽运光源的吸收并提高了Yb^3＋到T^3＋”的能量转移几率,从而增强了上转换发光强度。