Er3+掺杂Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃的中红外发光和多声子弛豫的研究

用熔融急冷法制备了系列不同Er3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃,测试了样品折射率、吸收光谱、中红外荧光光谱。通过吸收光谱计算了Er3+离子吸收谱线的振子强度,应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃中的强度参数Ωi ( i = 2 , 4 , 6) 、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比?和辐射寿命?rad等光谱参数。研究了808nm激光泵浦下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间变化关系,并用Futchbauer-Ladenburg公式分别计算了2.8?m处的受激发射截面。结果表明,在808nm 激光泵浦下观察到了2.8?m中红外荧光,分别对应于Er3+： 4I11/2?4I13/2跃迁,当Er3+离子掺杂浓度从0.4wt%增加到1.0wt%时,中红外荧光强度都随相应增加,计算的Er3+:4I11/2?4I13/2跃迁多声子驰豫速率分别为37 s-1。     

Er~(3+)掺杂Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃的中红外发光和多声子弛豫的研究

为了获得能输出中红外荧光的理想基质玻璃,用熔融急冷法制备了系列不同Er3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃,测试了样品折射率、吸收光谱、中红外荧光光谱.通过吸收光谱计算了Er3+离子吸收谱线的振子强度,应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃中的强度参量Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参量.研究了808nm激光抽运下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间变化关系,并用Futchbauer-Ladenburg公式分别计算了2.8μm处的受激发射截面.结果表明,在808nm激光抽运下观察到了2.8μm中红外荧光,对应于Er3+:4I11/2→4I13/2跃迁,当Er3+离子掺杂浓度从0.4wt%增加到1.0wt%时,中红外荧光强度相应增加,计算的Er3+:4I11/2能级的多声子驰豫速率为37s-1.     

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     

Er3+:GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

对Er3+:GdVO4样品的光谱参数以及Er3+在晶场中能级的分裂情况进行了研究.首先对样品进行了吸收光谱的测量,接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+在GdVO4晶体中的强度参量Ωt,并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面.通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10-6的振子强度和大于10-18 cm的积分发射截面,并且具有较高的荧光分支比,特别是2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景,因此也更加值得关注.最后还利用群论讨论了Er3+离子在GdVO4晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的Jz混杂情况进行了分析.     

光学材料 光学玻璃

TQ171.112 2006043594铒离子浓度对掺Er3 碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响=Influence of erbiumion concentration on Judd-Ofelt parameters of Er3 -doped tellurite glass[刊,中]/周刚(中科院上海光机所.上海(201800)) ,戴世勋…∥光谱学与光谱分析.—2006 ,26(3) .—403-407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 …     

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。     

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.     

Er3+:YVO4中Er3+的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb-Ofelt理论拟合出唯象强度参最Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量.并根据这些光学参量,分析了Er3+:YVO4晶体的应用价值.其中,特别是4I13/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注.并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%):YVO4晶体强度参量结果很相近.而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点.最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况.     

Er~(3+)∶YVO_4中Er~(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。     

Er~(3+):Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3纳米粉体光谱性质

用溶胶-凝胶法制备了Er3+:Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)纳米粉体,测试了纳米粉体在室温下的吸收光谱与光致发光谱。利用Judd-Ofelt理论拟合得到晶体场强度参数Ω2,Ω4和Ω6分别为0.993×10-20,1.665×10-20和0.540×10-20cm2,系统计算了Er3+能级跃迁的谱线强度、自发辐射跃迁概率、荧光分支比等光谱参数。发光谱表明,样品出现了中心波长位于522,545,654和851nm的发光带,分别对应Er3+的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4S3/2→4I13/2的跃迁。讨论了样品的发光特性。结果表明Er3+:BST纳米材料在新型光电子器件中有广泛的应用前景。     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

B2O3含量对掺铒碲铌酸盐玻璃光谱性质及热稳定性影响

制备了一系列碲铌酸盐玻璃85TeO₂-(15-x)Nb₂O₅-xB₂O₃-1%Er₂O₃(TNBx=0, 3, 6, 9, 12, 15).根据Judd-Ofelt(J-O)和McCumber理论,讨论和分析了B₂O₃含量对掺铒碲铌酸盐玻璃热稳定性及光谱性质影响.研究发现,玻璃开始析晶温度和玻璃转变温度差值ΔT(T_x-T_g),J-O强度参数,FWHM和峰值受激发射截面的乘积在B₂O₃引入摩尔分数为9%时达到最大值.同时,Er³⁺:⁴I_13/2能级寿命也随着B₂O₃含量的增加而单调增加.结果表明,在掺铒碲铌玻璃中,适量的B₂O₃能较好地提高玻璃的热稳定性能和Er³⁺离子的光谱性质.     

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。     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

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.     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐微晶玻璃的光谱性质

采用高温熔融法生长了Er3+/Yb3+共掺杂的磷酸盐微晶玻璃,测量了微晶玻璃室温下的吸收光谱。由此吸收谱,根据Judd-O felt理论,计算了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的强度参数、自发辐射几率、荧光分支比等光谱参数,得到了吸收截面曲线,并根据M cCumber理论得到1 540 nm附近的积分发射截面。样品的强度参数为Ω2=6.33×10-20cm2,Ω4=1.41×10-20cm2,Ω6=1.09×10-20cm2。1 540 nm对应的积分发射截面峰值为1.8×10-20cm2。另外,还测量了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃在980 nm激发下的上转换光谱,讨论了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的上转换发光和能量传递过程。     

阳离子对Er3+掺杂硼酸盐玻璃结构和发光特性的影响

针对Si/Al掺杂量增大使BaO-(1-x)SiO₂-xAl₂O₃-B₂O₃-0.005Er³⁺(x=0,0.5,1,摩尔分数)玻璃样品的1 540 nm红外发光和540 nm上转换发光强度呈现相反的变化趋势,讨论了阳离子掺杂对稀土离子周边对称性和电负性变化与荧光行为的内在关系。红外傅里叶透射光谱显示,不同掺杂浓度下样品的最大声子能量没有明显变化,说明光谱随掺杂浓度的变化与玻璃体系的最大声子能量无关。根据Judd-Ofelt理论计算了⁴I_13/2和⁴S_3/2能级的光学参数,通过比较两能级的跃迁几率(A)、寿命(τ)、荧光分支比(β)和受激发射截面(σ)等光学参数,发现⁴I_13/2能级和⁴S_3/2能级的相关参数呈现相反的趋势。最后测试了样品⁴I_13/2能级下1 540 nm的寿命,进一步从电负性角度考虑了样品的发光效率。理论计算和实验结果相符。     

Er3+掺杂的锗铋酸玻璃光谱性质的研究

制备了一种新型掺Er3 锗铋酸盐玻璃。分析了吸收光谱和上转换荧光光谱,并应用Judd-Ofelt理论计算了锗铋酸盐玻璃的3个强度参量tΩ(t=2,4,6),分别为Ω2=3.35×10-20cm2,Ω4=1.34×10-20cm2以及Ω6=0.67×10-20cm2。研究了在两种不同的激发光下(980和808 nm)锗铋酸盐玻璃的发光机制。根据McCumber理论,分析了在1.55μm光通讯窗口的光谱性质,计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面,结果显示掺Er3 锗铋酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。因此有希望成为高效的上转换发光材料和1.55μm光通讯材料。