Er3+/Yb3+共掺TeO2-Li2O-B2O3-GeO2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-(25-x)B₂O₃-xGeO₂（x=0,5,10,15,20 mol%）系列玻璃, 研究了玻璃的热稳定性能, 测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命, 并根据McCumber理论计算了Er³⁺离子4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果表明：随着GeO₂含量的增加, 玻璃的热稳定性逐渐提高, 荧光谱线半高宽（FWHM）保持在70 nm左右, 而荧光强度和Er3+离子4I13/2能级荧光寿命逐渐提高, 研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料.     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

测试了铋酸盐玻璃(85-x)Bi2O3-(10+x)B2O３-5Na2O(x=0，5，10，15，20，25 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2=(352—386)×10-20cm2,Ω4=(138—152)×10-20cm2,Ω6=(093—117)×10-20cm2),应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面(σe=(70—95)×10-21cm2)及Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=57—79nm)，测得了Er3+离子４I13/2能级荧光寿命(τm=265—159ms)，分析了玻璃的热稳定性能.研究了Er3+离子各种光谱参数对成分的依赖性，发现随着玻璃中B2O3含量的增加，强度参数Ωt(t=2,4,6)、荧光半高宽(FWHM)、热稳定性均相应增加，而测得的荧光寿命却减小.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性，结果表明掺铒铋酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大. 关键词： 铋酸盐玻璃 光谱性质 成分依赖性 Er3+离子     

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.     

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.     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce3+对Er3+上转换发光强度以及Er3+在1.5 μm附近波段发光性能参数的影响,并从能量匹配及能级结构角度出发对Er3+/Ce3+间的能量转移机制进行了分析.分析认为,4 I11/2能级的Er3+通过无辐射能量转移把能量传递给2F5/2能级的Ce3+激发其跃迁至2F7/2能级,而4I11/2能级上的Er3+则无辐射弛豫至4I13/2能级,从而有效降低氟磷酸盐玻璃中Er3+的上转换发光.当Er3+浓度为1.11×1020 cm-3时,Ce3+的最佳掺杂浓度为2.22×1020 cm-3,此时Ce3+的引入不仅可以降低上转换发光,而且有助于提高Er3+在1.5 μm附近波段的荧光强度、发射截面以及4I13/2能级荧光寿命.     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃中引入Ce3+,研究了Ce3+对Er3+1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随Ce3+浓度的增加Er3+1.5μm波段的荧光强度先增强后降低,优化的Ce3+掺杂浓度在2.07×1020/cm3左右;1.5μm波段的荧光寿命则随Ce3+浓度的增加有轻微降低,从3.4ms降到3.0ms,但Ce3+浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响;Er3+/Ce3+间的交叉弛豫Er3+(4I11/2+Ce3+(2F5/2→Er3+(4I13/2+Ce3+(2F7/2使玻璃的上转换发光强度大大降低,但在过高的Ce3+浓度下,Er3+/Ce3+间的另一交叉弛豫Er3+(4I13/2+Ge3+(2F5/2→Er3+(4I15/2+Ce3+(2F7/2则使Er3+4I13/2能级粒子数减少,导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.     

Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃上转换发光机理研究

研究了Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃的吸收光谱、拉曼光谱和上转换光谱.分析了Er3+离子在钡镓锗玻璃中的上转换发光机理.结果表明:玻璃的最大声子能量为828cm-1,紫外截止波长为275nm.采用800nm和980nmLD激发玻璃样品,在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射.随着Er3+离子浓度的增加,绿光发光强度先增加后减小,而红光发光强度呈单调递增趋势.能量分析表明:800nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I13/2能级的激发态吸收过程;红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程.980nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I11/2能级之间的能量转移过程;而红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程和4I13/2能级的激发态吸收过程.通过量子效率分析,发现采用800nmLD激发Er3+离子掺杂浓度为1mol% 的样品时,上转换绿光发光效率最高.     

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     

Yb3+,Er3+离子共掺磷酸盐铒玻璃的Judd-Ofelt光谱参数与光谱性质

研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理 关键词： Er3+离子 磷酸盐玻璃 光谱性质 JuddOfelt参数     

铒离子浓度对掺Er3+碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响

制备了四种不同铒离子掺杂浓度的碲酸盐玻璃,通过测定吸收光谱计算了吸收谱线的振子强度,根据Judd-Ofelt理论计算了不同浓度下Er3 离子发光光谱的强度参数Ωi(i=2,4,6),计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比等参数,讨论了Er3 离子浓度变化对以上这些参数的影响.测试了Er3 :4I13/2→4I15/2跃迁对应的荧光光谱和Er3 :4I13/2能级荧光寿命.最后应用McCumber理论计算了玻璃中Er3 :4I13/2→415/2跃迁对应的受激发射截面大小.结果表明:振子强度基本上随Er3 离子浓度的增大而增强;随着Er3 离子浓度的增加,自发辐射跃迁概率A基本呈现出递增的趋势,但荧光分支比β却只有很小的变化;Er3 :4I13/2→4I15/2的发射截面随Er3 离子浓度的增大而改变很小,有效线宽都在50 nm左右.     

Pr2O3,Sm2O3,Eu2O3及Dy2O3掺杂SrTiO3的发光光谱

SrTiO_3粉末分别用Pr_2O3、Sm_2O_3、Eu_2O_3以及Dy_2O_3掺杂处理后,以SrTiO_3能吸收的光波(≤387nm)激发后发出的荧光具有稀土离子的发光特征。     

Thermoelectric properties of Bi2Se3/Bi2Te3/Bi2Se3 and Sb2Te3/Bi2Te3/Sb2Te3 quantum well systems

In this work, we develop a theory of thermoelectric transport properties in two-dimensional semiconducting quantum well structures. Calculations are performed for n-type 0.1 wt.% CuBr-doped Bi₂Se₃/Bi₂Te₃/Bi₂Se₃ and p-type 3 wt.% Te-doped Sb₂Te₃/Bi₂Te₃/Sb₂Te₃ quantum well systems in the temperature range 50–600 K. It is found that reducing the well thickness has a pronounced effect on enhancing the thermoelectric figure of merit (ZT). For the n-type Bi₂Se₃/Bi₂Te₃/Bi₂Se₃ with 7 nm well width, the maximum value of ZT is estimated to be 0.97 at 350 K and for the p-type Sb₂Te₃/Bi₂Te₃/Sb₂Te₃ with well width 10 nm the highest value of the ZT is found to be 1.945 at 440 K. An explanation is provided for the resulting higher ZT value of the p-type system compared to the n-type system.     

Spectroscopic properties of the Pr3+ ion in TeO2-WO3-PbO-La2O3 and TeO2-WO3-PbO-Lu2O3 glasses

The goal of this work was to investigate the spectroscopic properties of Pr³⁺ ions, embedded in two different tellurite glass matrices, TeO₂-WO₃-PbO-La₂O₃ and TeO₂-WO₃-PbO-Lu₂O₃. The absorption and fluorescence spectra have been recorded and analyzed in terms of the Judd-Ofelt theory along with the luminescence decay of the ³P₀ and ¹D₂ levels of the Pr³⁺ ion. The spectroscopic studies were completed with ellipsometric measurements providing the dispersion relation of the refractive index of the investigated glasses.     

Spectroscopic properties of Er3+-doped AlF3-La2O3-Al2O3-SiO2 glasses

Er3+-doped fluoride lanthanum aluminosilicate glasses with compositions of (65- x/2)SiO2 · (25 -and their glass transition temperatures and spectroscopic properties were investigated. The Ω2, Ω4, and Ω6 intensity parameters of glasses were calculated by Judd-Ofelt theory from absorption curves. It was found that glasses transition temperature and melting temperature decreased with the increase of fluoride content in glass, Ω2 decreased gradually with the increase of AlF3 content, but both Ω4 and Ω6 did not increase until AlF3 content increased to 30 mol%. The quantum efficiency of 4I13/2 to 4I15/2 transition of Er3+ ions increases with the increase of AlF3 content in glass. Fluorescent lifetime is longer in glass containing more AlFa content.     

对含Y_2O_3和Gd_2O_3的La_2O_3-B_2O_3-BaO玻璃化学稳定性研究

本文研究了含Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３的Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＢａＯ玻璃的耐水性和耐酸性。结果表明，比硅酸盐玻璃化学稳定性差的Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＢａＯ玻璃，可以适量的用Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３取代Ｌａ２Ｏ３，可得以改善     

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。     

Er3+掺杂的Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃的光谱性质

测试了Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃中的Er³⁺离子的吸收光谱、发射光谱、⁴I_13/2的荧光寿命、拉曼光谱,及OH^-的傅里叶红外吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了该玻璃中的Er³⁺离子的J-O参数、振子强度、⁴I_13/2能级的寿命,从而利用测得的⁴I_13/2的荧光寿命得出了⁴I_13/2能级的量子效率(15%)。由于较低量子效率可能与OH^-有关,所以计算了玻璃中的OH^-浓度,发现其浓度较高(1.66×10¹⁹cm^-1,相当于Er³⁺浓度的3倍)。应用McCumber理论和四能级模型计算了Er³⁺离子的受激发射截面和荧光发射光谱的半峰全宽,结果与通过吸收光谱计算所得基本吻合。根据透射率和折射率的关系计算了折射率,发现和测量值相差很大,说明有较大的散射,通过拉曼光谱和显微镜测试,认为是玻璃中的微小气泡造成的。     

Mid-infrared emissions from Ho3+ in Ga2S3-GeS2-Sb2S3 glass

Emission properties were investigated in the infrared region for Ga₂S₃-GeS₂-Sb₂S₃ glasses doped with Ho³⁺. We performed Judd–Ofelt analysis and lifetime measurements of the ⁵I₄, ⁵I₅, and ⁵I₆ levels, which are the initial levels of the mid-infrared emissions between 3 to 5 μm of Ho³⁺. The quantum efficiencies reached approximately 18%, 64%, and ～100% for the ⁵I₄, ⁵I₅, and ⁵I₆, respectively. Population analyses were carried out from the relative intensities of the emissions in the near-infrared region. We investigated the dependences on the Ho³⁺ ion concentration of the population ratio of the initial levels to the final levels, [initial]/[final], of the mid-infrared emissions. The population ratio of [⁵I₅]/[⁵I₆] decreased with increase of the Ho³⁺ concentration while those of [⁵I₄]/[⁵I₅] and [⁵I₆]/[⁵I₇] increased. Particularly, the former, [⁵I₄]/[⁵I₅], rapidly increased because of the strong concentration quenching of the ⁵I₅ level through cross relaxation. It was found that the population inversion for the 4.8 μm emission due to the transition, ⁵I₄→⁵I₅, was achieved at high Ho³⁺ concentration in the present experiments.     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

Tm3+掺杂SiO2-Al2O3-PbF2-AlF3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同Tm3 摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)…0.1(Al2O3)…0.1(AlF3)…0.5(PbF2)…x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3 的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3 各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3 掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47μm与约1.8μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3 的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3 跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。