Er3+/Yb3+共掺杂铋酸盐玻璃的上转换发光和能量传递

用高温熔融法制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂的45Bi₂O₃-45GeO₂-10PbO玻璃,对玻璃样品进行了光谱测试,分析了上转换发光机制和Yb³⁺→Er³⁺的能量传递效率。通过Yb³⁺离子浓度对Er³⁺离子在铋酸盐玻璃中的上转换荧光强度影响的研究,得到Er³⁺质量分数为0.5%以及Yb³⁺质量分数为2.5%时上转换发光强度最大。研究结果表明,在970nm泵浦激发下,Er³⁺/Yb³⁺共掺杂B₄₅G₄₅P₁₀玻璃在532,545,673nm处产生较强的上转换绿光和红光,是一种较为理想的上转换发光基质材料。     

低温下Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性研究

研究了在8—300K温度范围中, Er³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃的15μm荧光光谱、上转换光谱与温度的关系. Er³⁺:⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁发射光谱通过高斯拟合和简单的四能级系统估计了Er³⁺离子⁴I_13/2和⁴ 关键词： 碲酸盐玻璃 上转换发光 低温 荧光特性     

980nm激光激发下Er3+和Yb3+共掺杂氟氧玻璃的上转换发光

制备了一种新型的上转换发光材料,它不仅具有较高的上转换发光效率,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为58.52%PbF₂-34.43% GeO₂-3% Al₂O₃-0.05% Er₂O₃-4%Yb₂O₃,其中GeO₂为玻璃形成体氧化物,PbF₂和Al₂O₃为调整剂,以共掺杂Er³⁺和Yb³⁺离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在980nm半导体激光器激发下的上转换发光光谱,观察到很强的658nm的红光和548,526nm的绿光,而且红光的发射强度远远强于绿光。通过对上转换发光强度与激发强度关系曲线的拟合,表明此材料的绿光发射和红光发射都为双光子过程。研究了激发光的工作电流与上转换荧光强度的关系,讨论了其上转换发光特性。     

应用于白光显示的Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光特性研究

用高温熔融法制备了Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃(TeO₂-ZnO-La₂O₃)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现:在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光,红光对应于Tm³⁺离子 关键词： 碲酸盐玻璃 上转换发光 白光 3+/Ho³⁺/Yb³⁺共掺')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺共掺     

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。     

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⁺(⁴I_11/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_7/2)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⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_15/2)+Ce³⁺(²F_7/2)则使Er³⁺⁴I_13/2能级粒子数减少，导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低. 关键词： 碲钨酸盐玻璃 发光性能 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 3+离子')" href="#">Ce³⁺离子 交叉弛豫     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质和上转换发光

本文制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-Bi₂O₃(TWB)玻璃. 测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱及上转换发光. 用Judd-Oflet(J-O)理论计算了Er³⁺在玻璃样品中的光谱强度参数,随着Bi₂O₃含量的增加,Ω₂增加,Ω₄ 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 上转换     

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。     

掺Er3+碲酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了碲酸盐玻璃(70TeO₂-9B₂O₃-6Nb₂O₅-5Na₂O-10ZnO-1%(质量分数)Er₂O₃)样品。测试了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er³⁺离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ω_t(t=2,4,6)(Ω₂=8.01×10^-20cm²,Ω₄=2.09×10^-20cm²,Ω₆=1.15×10^-20cm²)。结果发现该碲酸盐玻璃具有较大的Ω₂值,说明Er—O键的共价性强于它在硅酸盐、锗酸盐、氟化物、铋酸盐和磷酸盐玻璃中的共价性。Er³⁺在碲酸盐玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁几率约为492s^-1,表明Er³⁺可能有较强的1.5μm发射。分析了Er³⁺在碲酸盐玻璃中能级⁴I_13/2→⁴I_15/2发射的荧光半峰全宽(FWHM=73nm),并应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_e=1.08×10^-20cm²),发现其FWHM×σ_e远大于Er³⁺在铋酸盐、磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃中的受激发射截面,说明碲酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料。     

Yb3+/Er3+共掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的TeO₂-WO₃-ZnO玻璃,测量了Er³⁺在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱.计算了Yb³⁺/Er³⁺间的能量传递效率和Er³⁺离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb³⁺掺杂浓度间的关系.结果表明,Yb³⁺共掺杂可明显提高Er³⁺离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb³⁺离子的最佳掺杂浓度为Er³⁺离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm³左右.Er³⁺离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb³⁺掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强.     

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。     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-La2O3玻璃中银纳米晶的析出及发光性能

采用熔融冷却法制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-La₂O₃-AgNO₃玻璃,通过热处理获得了透明含银纳米晶的碲酸盐系统玻璃。测试了不同热处理条件后所得玻璃样品的透过率及受激发射光谱,并使用高分辨透射电镜表征玻璃中的银纳米晶,分析了荧光增强机理。经过390 ℃热处理15 min后,玻璃中析出了银纳米晶。玻璃在银纳米晶引入前后的上转换绿、红光均为双光子吸收。银纳米晶产生的局域电场增强使得含银纳米晶玻璃的上转换发光和近红外发光都有增强,其中上转换绿光强度是不掺AgNO₃玻璃的5倍。     

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。     

Ag@SiO2纳米核壳结构对铒碲发光玻璃的发光增强机制

本研究首次把预先制备好的Ag@SiO₂纳米核壳结构成功地引进到碲化物发光玻璃70TeO₂-25ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃体内,发现(A)Ag(1.6×10^?6mol/L)@SiO₂(40 nm)@Er³⁺(0.5%):铒碲发光玻璃相对于样品(B)Er³⁺(0.5%):铒碲发光玻璃的可见光与红外光的激发光谱强度的最大增强依次为149.0%与161.5%,可见光与红外光的发光光谱强度则依次最大增强了155.2%与151.6%,同时还发现样品(A)相对于样品(B)的寿命显著变长。由于Ag@SiO₂的表面等离子体吸收峰恰好位于546.0 nm,它与铒离子的发光峰546.0 nm完全共振,因此,Ag@SiO₂对铒碲发光玻璃的发光共振增强作用显著。由于银的纳米核壳结构与玻璃的制作具有分步实现的优点,它既能成功控制Ag@SiO₂的尺寸,而且在Ag@SiO₂@Er:铒碲发光玻璃的制作过程中还具有可操作性强的优点,同时价格也更加便宜。在保证银不被氧化的前提下,还可控制稀土离子发光中心与银的表面等离子体之间的距离,因此能够成功地减少背向能量反传递。上述优点促成了Ag@SiO₂纳米核壳结构表面等离子体有效加强了Ag@SiO₂@Er³⁺:铒碲发光玻璃的常规光致发光强度。     

YNbO4：Tm3+/Yb3+上转换发光特性研究

按照50Nb₂O₅-（46-x）Y₂O₃-4Yb₂O₃-xTm₂O₃（x=0.1,0.2,0.5,1,2）的配比方式,采用高温固相法制备出了掺杂Tm³⁺/Yb³⁺的YNbO₄晶体粉末。在980 nm红外光激发下,观测到波长为478,645,707 nm的上转换荧光,分别对应于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、¹G₄→³F₄、³F₃→³H₆能级跃迁过程。利用上转换发射功率与980 nm激光器工作电流关系估算出跃迁过程吸收光子数目为2.72,2.69,2.01,从而确定出前两者为三光子吸收过程,最后一个对应于双光子吸收过程。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性,根据样品的吸收谱得到样品的谱线强度参数Ω_t（t=2,4,6）,进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_rms=1.299×10^-7。计算了Tm³⁺离子向下能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比等参数。最后得出结论：（1）³F₄能级寿命较长,适合作为上转换中间能级;（2）³H₅能级寿命较长,且³H₅→³H₆跃迁分支比（96.46%）接近100%,可用于产生1 216 nm激光。     

OH-对Er掺杂的亚碲酸盐氟氧化物玻璃上转换发光的影响

Er掺杂的亚碲酸盐玻璃具有很好的上转换性质,加入氟化物在干燥的气氛下可以制备低OH^-根含量的氟氧化物玻璃,同样组分在湿润的气氛下,仍有较高的OH^-根含量.通过傅里叶红外吸收光谱、荧光衰减曲线及上转换光谱研究了在干燥和湿润气氛下,亚碲酸盐氟氧化物玻璃的OH^-含量,以及对上转换发光的影响.在干燥的气氛下制备的亚碲酸盐玻璃的OH^-浓度为0.017×10²⁰cm^-3是湿润的气氛下制备玻璃中的1/15,其543nm绿光上转换效率增加了2.4倍.     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质

利用熔融淬火法在900℃下成功制备出原料比为60TeO2 -10CaF2 -25 H3 BO3-1 Er2 O3-4Yb2 O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷.利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶,并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1.分别测量了其上转换和下转换发射谱,...     

激光激励下镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体的辐照参数

采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体,利用积分球绝对光谱测试系统,在453 nm蓝色激光二极管激发下,对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征,解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。测试与计算结果表明,1.0 Wt% Dy₂O₃掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下,净发射光谱功率是286.91 μW,发射光子数为17.17×1014 cps,其荧光量子产率达到25.86%。为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率,减少残余激光成分,进而改善组合光品质,制备了大体积的1.5 Wt% Dy₂O₃掺杂玻璃荧光体,在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果,该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下,组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303,0.268)。激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。