LiF及AlF3对掺Tm3+氟磷玻璃光学、光谱性质、析晶性能及结构的影响

为了平衡掺铥氟磷玻璃对辐射寿命、发射截面和析晶稳定性的综合要求,研究了LiF及AlF₃对掺铥氟磷玻璃光学光谱性质和析晶性能的影响. 研究表明,高达30 mol%的LiF仍可保证氟磷玻璃具有较好的析晶稳定性能且其在提高Tm³⁺离子的辐射寿命上具有非常重要的作用;高AlF₃玻璃具有很好的析晶稳定性能,但Tm³⁺离子在其中的辐射寿命下降较快; 鉴于LiF和AlF₃含量的相对变化对发射截面的影响不大,因此 关键词： 氟磷玻璃 辐射寿命 发射截面 析晶稳定性     

氟化物对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO2-(30-x)ZnO-xZnF2-0.15Er2O3-1.5Yb2O3(x=0,5,10,15,20)的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er3+离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现:碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er3+离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2(TBS X=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合,设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(△T=Tx-Tg)可达178℃,说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的荧光半高宽和受激发射截面,结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.     

新型大尺寸透中红外氧氟化物光学玻璃研究

红外光学玻璃是很多重要军、民用系统的关键窗口材料之一,但其高性能化、大尺寸化制备面临重要挑战。针对氟化物玻璃易挥发、抗析晶性能较差等特点,通过向含TeO2的氟铝酸盐玻璃中引入碱土金属氧化物BaO,显著降低了玻璃在熔制中的挥发,同时提高了玻璃的热稳定性。通过Raman光谱的分析,发现BaO的增加抑制了富TeO2玻璃分相,有利于碲酸盐玻璃与氟铝酸盐玻璃之间的融合,促进了玻璃网络结构的稳定。所得的氧氟化物红外光学玻璃有优异的红外透射性能,和氟化钙晶体性能对比,显示出低成本优势和更强的环境适应性。     

La2O3对Yb:Y2O3透明陶瓷光谱性能的影响

研究了La2O3对Yb:Y2O3透明陶瓷光谱性能的影响,添加适量La2O3以后,Yb:Y2O3透明陶瓷的吸收峰和发射峰的位置不变,但由于La3+的离子半径大于Y3+的离子半径,在Y2O3中引入La3+离子后,导致Y2O3晶格常数变大,晶场强度变弱,同时降低了Y2O3晶体的有序度,致使发射峰强度有所下降,发射截面变小.过量的La2O3(x=0.16)造成Yb3+激活离子发射强度明显下降;其荧光寿命在添加La2O3后总体增大45%-60%.     

K2O-ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系掺Cr3+透明莫来石微晶玻璃的研究

采用了X射线衍射、透射电镜和吸收光谱及荧光光谱技术研究了K2O－ZnO-Al2O3-B2O3－SiO2系掺Cr^3 玻璃的析晶性能和光谱。研究结果表明：在K2O－Al2O3-B2O3-SiO2系掺Cr^3 玻璃的基础上引入ZnO后，析晶性能明显改善；析晶温度降低，析出的纳米莫来石微晶均匀、规则；微晶玻璃的发光强度明显增强。     

晶粒尺寸调控Er~(3+)掺杂微晶玻璃上转换发光颜色的研究

首先,使用高温熔融冷却技术,制备了不同掺入比例的NaF,YF_3玻璃样品。然后将退火后的玻璃样品切割加工成15mm×15mm×3mm,实施抛光处理。最后,通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。将样品在600℃下热处理2h后,在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。对样品进行了XRD,TEM和EDX的分析,可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析,探讨了Er~(3+)在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征,当晶粒尺寸由大变小时,Er~(3+)逐渐由红光发射转向绿光发射。通过析晶活化能的分析,确定了NaF可以改善玻璃网络结构,当NaF含量降低时,可以提高玻璃网络结构的完整性,增加玻璃样品的析晶活化能,降低了微晶玻璃样品的析晶能力,进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。因此:当样品中NaF含量较高时,晶粒尺寸较大,晶粒中的Er~(3+)浓度较高,使得Er~(3+)-Er~(3+)之间的交叉驰豫作用增强,导致Er~(3+)红光发射较强;相对应地,NaF含量较低时,晶粒尺寸较小,晶粒中Er~(3+)浓度较低及交叉弛豫减弱,因此,Er~(3+)绿光发射增强。通过改变玻璃组分,调节微晶玻璃中晶粒尺寸,实现了对Er~(3+)在微晶玻璃中发光颜色的调控。     

碱金属和碱土金属氟化物对掺Er3+氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺Er3+氟磷酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对铒氟磷玻璃的吸收和发射截面、荧光半高宽,Judd-Ofelt强度参数和上转换发光强度等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃系统进行了比较.研究表明碱金属K+和碱土金属Sr2+掺杂高的玻璃更适宜用作光放大器基质.含12mol%K+的氟磷玻璃展现出7.83×10-21cm2的高发射截面和最小的荧光上转换强度;含23mol%Sr2+的氟磷玻璃则有7.58×10-21cm2的高发射截面、65nm的荧光半高宽及8.6ms的长的上能级荧光寿命.     

重金属碲酸盐玻璃中Ho~(3+)的红外辐射特性

制备了高折射率Ho3+单掺和Ho3+/Yb3+共掺低声子能量重金属碲酸盐玻璃.根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Ho3+强度参数Ωt(t=2,4,6)分别为4.373×10-20,1.906×10-20和1.451×10-20cm2,并进一步计算了Ho3+在红外区各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数.982 nm激发下,铋碲酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Ho3+,在红外区产生有效红外发射.Ho3+吸收与发射截面在1.95和2.05μm处分别高达5.63×10-21和6.24×10-21cm2,大于Ho3+掺杂磷酸盐和氟化物玻璃,这有利于降低激光抽运阈值,实现高效Ho3+激光输出.较低的声子能量和较大的发射截面表明,Ho3+/Yb3+共掺杂铋碲酸盐玻璃有望成为良好的红外激光工作物质.     

Yb3+掺杂铝氟磷酸盐玻璃的光谱和激光性能

研究了Yb3 掺杂铝氟磷酸盐 (AFP)玻璃的吸收光谱、荧光光谱 ,测量了Yb3 离子的荧光有效线宽 (Δλeff>5 5nm)以及2 F5 2 能级的荧光寿命 (τmax=2ms)及随掺杂浓度的变化 .应用倒易法计算了Yb3 的发射截面 ,其发射截面可达 0 6 6 82 3pm2 ,且激光增益系数τfσemi达 1 2 89ms.pm2 .评估了Yb3 在AFP玻璃中的激光性能 ,发现其具有较理想的激发态最小粒子数 (0 15 )、饱和抽运强度 (8 3kW cm2 )和最小抽运强度 (1 2 4 5kW cm2 )值及良好的热稳定性 .研究结果表明掺Yb3 氟磷酸盐玻璃是实现高功率超短可调谐激光器的理想增益介质 .     

Optical Properties of Yb~(3 ) Doped Bi_2O_3-3B_2O_3 Glass

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｌａｓｓｅｓ,ｓｕｃｈａｓｇｌａｓｓｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｉｒｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔｏａｃｃｅｐｔｒａｒｅｅａｒｔｈｉｏｎｓａｓｔｈｅｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｃｅｎｔｅｒｓ ,ａｒｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｆｏｒｔｈｅｉｒｕｓｅｉｎｇｌａｓｓｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ .Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ,ａｌａｒｇｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｇｌａｓｓｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐ…     

Optical Properties of Yb3+ Doped Bi2O3-3B2O3 Glass

The transmission and fluorescence spectra of Yb3+ doped Bi2O3-3B2O3 glass were measured. The emission cross section have been evaluated using the measured absorption apectra and principle of reciprocity. The measured long lifetime τm(1.0 ms) and large emission cross section σem(1.423 pm2) indicate that Yb3+ doped Bi2O3-3B2O3 glass is a promisiong laser material.     

Yb3+:Er3+共掺氟磷酸盐玻璃的发光和激光性能

稀土掺杂氟磷酸盐玻璃是可以满足波分复用系统及超短脉冲系统对带宽和平坦增益要求的激光材料之一。研究了其中一种增益带宽宽,发光谱线平坦的镱铒共掺氟磷酸盐玻璃,其计算半峰全宽为51nm。对反映宽带性能的有效增益截面的研究表明,该镱铒共掺氟磷酸盐玻璃在1530～1580nm之间有一平坦的有效增益截面谱线,证明其宽带特性明显优于掺铒磷酸盐玻璃。对Yb^3 离子敏化效率的研究显示,在镱铒比为10：1时,Er^3 离子的吸收截面和发射截面达最大值,分别为0．6601pm^2和0．7325pm^2,表明此比值下Yb^3 对Er^3 的能量传递效率最高。实验结果显示Yb：Er氟磷酸盐玻璃可用作带宽宽,增益平坦,可实现高能输出的激光器和光纤放大器的基质玻璃材料。     

Yb3+掺杂浓度对Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。     

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。     

掺镱硅酸盐激光玻璃的制备与光谱特性分析

采用高温熔融工艺制备了两块组分差别不大的掺镱(Yb3+)硅酸盐激光玻璃.测试出两块玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱;计算了Yb3+掺杂玻璃的积分吸收截面、受激发射截面、荧光线宽、能级寿命、最小粒子数、饱和泵浦强度、最小泵浦强度等参数,比较发现样品的吸收截面图与倒易法计算所得的受激发射截面图线型相似,而与F-L法计算所得的受激发射截面图筹别较大,这与理论分析相吻合.两块玻璃样品的吸收光谱的线型基本一致,吸收主峰位于975 nm,次峰位于908 nm,这就说明影响激光玻璃吸收光谱线型的主要因素足玻璃基质的组成.两块玻璃样晶的荧光光谱差别比较大,样品1主峰位于993 nm,次峰位于1 029 nm;样品2主峰位于1 035 nm,次峰位于994nm,差别原因主要在于Yb3+离子的掺杂浓度不同.     

高发射截面掺镱氧化物玻璃

在国外报道的一些掺镱(Yb^3 )激发玻璃基上,实验研究得到发射截面更大的掺Yb^3 玻璃.其中掺Yb^3 锗碲酸盐`硼酸盐和硅铌酸盐玻璃的发射截面大于1.9pm^2;磷酸盐玻璃的发射截面较小但有较长的荧光寿命.优良的光谱性质使这些玻璃有望成为高平均功率和高峰值功率激光器增益介质的候选基质.     

Spectra and lasing properties of Er~(3+),Yb~(3+):phosphate glasses

The effects of Al_2O_3, Yb_2O_3, Er_2O_3 and OH~- on spectral properties of P_2O_5.Na_2O.SrO.Al_2O_3.Yb_2O_3.Er_2O_3 erbium phosphate glass were studied. 5, 8, and 13 mol% Al_2O_3, 4, 5, 6, 7 and 8 mol% Yb_2O_3 and0.05, 0.2, and 0.4 mol% Er_2O_3 were used. It was found that Al_2O_3 can improve fluorescent lifetime ofEr~(3+)ions, but the integrated absorption cross section of Er~(3+)ions decreases with the increase of Al_2O_3concentration. Evaluating from energy transfer efficiency of Yb~(3+)to Er~(3+)and spectral parameters ofYb~(3+)and Er~(3+),we conclude that 6 mol% Yb_2O_3 and 0.4 mol% Er_2O_3 are needed for LD pumped     

掺镱硼酸盐激光玻璃的光谱性质

测试了掺镱硼酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱;计算了掺镱硼酸盐玻璃光谱参数;计论了网络修饰体种类、Ｂ２Ｏ３含量和高价离子Ｌａ＾３＋、Ｔｉ＾４＋、Ｎｂ＾５＋、Ｔａ＾５＋氧化物的引入对掺镱硼酸盐玻璃光谱性质的影响,通过两种不同的方法对其受激发射截面进行计算,对结果进行了比较和分析。