Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm³+与Ho³⁺之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ω_t (t=2,4,6)、自发辐射概率A_r、辐射寿命τ_r等.计算了Ho³⁺的吸收截面σ_a(λ)和受激发射截面σ_e(λ).结果表明：碲酸盐玻璃中Tm³⁺→Ho³⁺正向能量传递系数大约是Tm³⁺←Ho³⁺反向能量传递系数的18倍.Ho³⁺离子的⁵I₇能级的寿命为3.9ms，2.0μm处的最大发射截面为9.15×10^-21cm².在0.5mol% Tm₂O₃和0.15mol% Ho₂O₃共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho³⁺的量子效率η，σ_e×τ_m值和增益系数G(λ)等，发现Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃. 关键词： 2.0μm发光 能量传递 增益 碲酸盐玻璃     

Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤的光谱特性

研究了Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤在980nm激光二极管激发下的可见与近红外光谱性质.室温下,Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃在480,800nm处观测到了很强的上转换发光,在650nm观测到一较弱的上转换发光,它们分别来自Tm³⁺离子的¹G₄^→3H₆,³H₄^{→ 3}H₆和¹G₄^{→ 3}F₄跃迁;在1020,1810nm处观测到近红外发射,它们分别属于Yb³⁺离子的²F_5/2^→2F_7/2跃迁和Tm³⁺离子的³F₄^→3H₆跃迁.研究了其发光特性与Tm³⁺及Yb³⁺的浓度的依赖关系.此外,在980nm激光激发下,还观测到Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃光纤在1060,1470,1910nm附近的近红外发射.详细讨论了其发光机制,该材料可望用于制作蓝色上转换光纤激光器、S-波段光纤放大器以及在医疗诊断和遥感中有着广泛的应用的1.9μm光纤激光器.     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同 Al(PO₃)₃含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质. 研究了不同摩尔百分数 Al(PO₃)₃掺杂下 Cr³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺共掺氟磷酸盐玻璃在 2.0μm 处的发光特性. 并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量. 结果表明,随着 Tm³⁺浓度增加,2.0μm 处发光的强度逐渐增强. 证明了Tm³⁺(³F₄) →Ho³⁺(⁵I₇)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关. 关键词： 氟磷酸盐玻璃 能量传递 荧光光谱 吸收光谱     

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     

Tm3+离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究

测量了Tm³⁺离子不同浓度(0.5at.%, 3 at.%, 5 at.%)掺杂的NaY(WO₄)₂晶体在800nm激光二极管激发下的上转换发射光谱.结合吸收谱、荧光谱和由Judd-Ofelt理论计算的光谱参数，详细分析了Tm³⁺:NaY(WO₄)₂晶体中上转换能量传递机理和离子浓度对上转换发射的影响.讨论了四种影响上转换发光效率的离子间相互作用机理：³H₅+¹G₄→³H₆+¹D₂，³H₅+³H₅→³H₆+³F₃，¹G₄+³H₆→³F₄+³F₃，¹G₄+³H₆→³F₃+³F₄，并根据Miyakawa-Dexter理论定量计算了各过程的发生概率.论证了交叉弛豫和共协上转换等浓度猝灭效应是影响Tm³⁺离子蓝色上转换荧光发射效率的主要因素. 关键词： 3+离子')" href="#">Tm³⁺离子 4)₂晶体')" href="#">NaY(WO₄)₂晶体 上转换 浓度猝灭     

氟锆酸盐玻璃中Tm3+对Er3+可见发光的猝灭

本文研究了氟锆酸盐玻璃中Tm³⁺与Er³⁺的能量转移,在不同激发彼长激发下,能量转移的机制有不同之处。Tm³⁺对Er³⁺的作用表现在使得²H_11/2和⁴S_3/2的发光减弱,⁴F_9/2和⁴I_11/2的发光增加,即将Er³⁺高能级的粒子搬运至低能态上。在一定条件下甚至可以完全猝灭⁴S_3/2的荧光。     

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。     

Pr3+/Ho3+共掺Ge-Ga-Se玻璃的2.9 μm荧光特性的研究

采用熔融冷却法制备了系列Ho³⁺/Pr³⁺共掺的Ge₂₅Ga₁₀Se₆₅玻璃样品,测试了样品的吸收光谱以及908 nm激光抽运下的中红外荧光光谱和Ho³⁺离子⁵I₇能级寿命.计算了Ho³⁺:⁵I₇→⁵I₈发射截面和Pr³⁺:³H₄→³F₂吸收截面,讨论了Ho³⁺,Pr³⁺离子之间的能量转移效率及Pr³⁺离子浓度的影响.通过拟合Ho³⁺离子2.0 μm荧光衰减曲线判断能量转移机理.结果表明,Ho³⁺掺杂Ge₂₅Ga₁₀Se₆₅玻璃中引入Pr³⁺离子可以有效提高Ho³⁺离子的2.9 μm荧光强度. 关键词： 中红外发光 硫系玻璃 3+/Pr³⁺共掺')" href="#">Ho³⁺/Pr³⁺共掺     

Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

用高温熔融法制备了相同质量百分比浓度4%Tm₂O₃掺杂浓度下(90-x)GeO₂-xNb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔百分比x=1,2,4,6,8)以及Tm₂O₃掺杂浓度分别为质量百分比1%,2%,3%,4%下86GeO₂-4Nb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔分数)系列玻璃.研究了Nb₂O₅组分对玻璃热稳定性,荧光强度和J-O参数的影响.应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm³⁺离子在Nb₂O₅浓度不同时的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺离子各激发态能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Tm³⁺离子能级³F₄→³H₆(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面.从获得的吸收截面、发射截面与离子掺杂浓度计算了1.8 μm荧光波段的增益截面曲线.在808 nm波长光的激发下,研究了Tm³⁺掺杂玻璃在1.47与1.8 μm附近的荧光特性.发现当Tm₂O₃掺杂浓度为质量百分比3%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低;当Nb₂O₅摩尔分数含量大约在2%时,Tm³⁺在1.8 μm处的荧光强度最强.并讨论了Nb₂O₅组分变化对玻璃结构与光谱特性的影响情况. 关键词： 3+掺杂锗铌酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗铌酸盐玻璃 红外光谱性质 交叉弛豫 2O₅')" href="#">Nb₂O₅     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。     

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1.5μm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，⁴I_11/2能级的Er³⁺通过无辐射能量转移把能量传递给²F_5/2能级的Ce³⁺关键词： 氟磷酸盐玻璃 光谱性质 光纤放大器 3+和Ce³⁺')" href="#">Er³⁺和Ce³⁺     

Tm$lt;sup$gt;3+$lt;/sup$gt;掺杂锗碲酸盐玻璃的近2 μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm₂O₃掺杂浓度为0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5 mol%的40 GeO₂-35TeO₂-15PbO-5Al₂O₃-2.5CaO-2.5SrO锗碲酸盐玻璃. 热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446 ℃, 没有析晶峰. 玻璃的最大声子能量约为750 cm^-1. 利用Judd-Ofelt 理论计算了Tm³⁺ 的Judd-Ofelt 参数Ω_t(t = 2, 4, 6)、不同浓度下Tm³⁺ 离子各激发态能级的自发辐射几率、荧光分支比以及辐射寿命等参数. 采用808 nm 波长抽运源测试了Tm³⁺ 离子的荧光光谱. 发现掺杂浓度为1 mol% 时约1.8 μm 处的荧光强度最强. 根据McCumber 理论计算了³F₄ →³H₆ 的发射截面, 其峰值发射截面为6.5 × 10^-21 cm². 根据速率方程计算了玻璃中OH 引起的Tm³⁺ 的³F₄ 能级的无辐射弛豫速率, 随着Tm³⁺ 浓度增加, OH 对³F₄ 能级的猝灭速率增加. 这种玻璃有望研制成一种新型的约2 μm 的激光玻璃材料. 关键词： 锗碲酸盐玻璃 3+掺杂')" href="#">Tm³⁺掺杂 光谱性质     

Tm3+浓度对Y2（MoO4）3：Tm3+，Yb3+荧光粉上转换发光性质的影响

采用传统的高温固相反应法合成了Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂Y₂（MoO₄）₃系列荧光粉。XRD结果表明合成的样品为相纯度好的Y₂（MoO₄）₃。在980 nm光激发下,样品具有较强的位于487 nm和800 nm的蓝色和近红外发射,同时伴有较弱的位于649 nm的红光发射。它们分别来自于Tm³⁺的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄跃迁。根据功率相关的上转换发射和能级图分析了Tm³⁺的上转换发光机制。结果表明,¹G₄和³H₄能级的布居分别来自于三光子和两光子的能量传递上转换。此外,随着Tm³⁺浓度的增加,蓝色、红色和近红外发射带均呈先增加后降低的趋势,即发生了浓度猝灭。同时,蓝光发射和近红外发射的强度比随Tm³⁺掺杂浓度的增加而减小。     

Tm3+/Yb3+共掺碲铅锌镧玻璃的能量传递和上转换发光

制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-PbO-ZnO-La₂O₃玻璃，研究了玻璃红外吸收光谱和980 nm激光抽运下上转换发光光谱，分析了上转换发光机制.基于Tm³⁺和Yb³⁺的能级图及上转换机制建立了速率方程，得出了稀土离子各能级的粒子数分布密度以及Tm³⁺与Yb³⁺之间的能量转移系数C_bi(i=0, 1,3).结果表明，随着PbO加入，Yb³⁺:²F_5/2与Tm³⁺:³H₄间的能量转移不断增加，上转换蓝光的发光强度明显增强. 关键词： 碲酸盐玻璃 上转换发光 能量传递 速率方程     

Yb3+/Ho3+/Tm3+三掺杂LiTaO3多晶材料的上转换发光特性

采用高温固相合成法制备了多组Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺不同物质的量分数掺杂的LiTaO₃多晶材料,测试了双掺Yb³⁺/Ho³⁺,Yb³⁺/Tm³⁺和三掺Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺的LiTaO₃多晶的X射线衍射图谱、紫外-可见吸收谱和上转换荧光发射谱。X射线衍射(XRD)结果显示,稀土离子掺杂没有改变LiTaO₃多晶的物质结构,这表明稀土离子以取代基质离子的方式进入了晶格中。样品的紫外吸收边显示,增加Ho³⁺或Tm3⁺物质的量分数会导致吸收边先红移再蓝移。在980 nm泵浦光激发下,可见光区域中出现上转换蓝光(475 nm)、绿光(545 nm)和红光(663 nm和650 nm)发射,通过改变LiTaO₃中的激活离子Ho^3+<...     

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     

在NaGdF4：Tm3+, Dy3+中Gd3+间的能量迁移及Gd3+-Dy3+能量传递量子效率

基于量子剪裁基本原理,通过光谱技术研究NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺在一个真空紫外光子激发下获得两个蓝色光子的可能性。在这种化合物中,量子剪裁通过下转换,即通过应用不同镧系离子间的能量传递进行。通过对Tm 4f¹²-4f¹¹5d激发,部分能量从Tm³⁺离子5d态直接传递给Gd³⁺,然后在Gd³⁺-Tm³⁺之间发生交叉弛豫,剩余能量从Gd³⁺传递给Dy³⁺,产生两个可见光子发射,一个来自Tm³⁺的¹G₄-³H₆跃迁,另一个来自Dy³⁺的⁴F_9/2-⁶H_15/2跃迁。主要研究获得以NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺为基础的新型具有更高效率,更高稳定性和更强真空紫外(VUV)吸收量子剪裁发光粉的可能性。各种光谱技术,如光致发光、激发和衰减等被用来表征不同Dy³⁺浓度掺杂NaGdF₄中Gd³⁺晶格间能量迁移引起的施主Gd³⁺和受主Dy³⁺之间的能量传递。结果表明Gd³⁺离子之间存在能量迁移,随之交换相互作用引起施主与受主(Gd³⁺-Dy³⁺)之间的能量传递。通过Bursh-tein等人关于激发态的弛豫理论,施主-受主能量传递参数k_DS可以从Gd³⁺的⁶P_7/2发射的衰减计算出。Gd³⁺-Dy³⁺能量传递量子效率也可以得到。NaGdF₄:Tm³⁺和NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺是由水热法制备的,NaGdF₄:Dy³⁺是由文献[4]方法制备的。发射光谱和激发光谱通过自制的VUV光谱仪和F-4500测量。衰减曲线由OPO激光器激发获得Gd³⁺-Dy³⁺之间能量传递量子效率在受主浓度大约在N_A=0.6%时达到最佳值,并且明显地观测到浓度猝灭效应。     

共沉淀法制备Y2SiO5∶Er3+ ,Yb3+ ,Tm3+及其上转换发光性能研究

采用化学共沉淀法制备了系列Y_1.98-2xYb_2x Er_0.02SiO₅(0.00≤x≤0.15)以及Y_1.736Yb_0.24Er_0.02Tm_0.004SiO₅上转换发光材料,比较了室温下Y_1.98-2xYb_2x Er_0.02 SiO₅ (x=0.00,0.08)样品在400—1600 nm范围内的吸收光谱,测量了所有样品在976 nm OPO激光器激发下的上转换发射光谱,以及Er³⁺离子⁴S_3/2(⁴F_9/2)→⁴I_15/2,Tm³⁺离子¹G₄→³H₆荧光衰减曲线和不同激发功率下的上转换蓝光发射强度,从而分析讨论了Er³⁺,Tm³⁺在Y₂SiO₅中的上转换发光机理.研究结果表明:在1250 ℃相对较低的温度下合成了X2型单斜晶系Y₂SiO₅ ∶Ln³⁺(Ln³⁺=Er³⁺,Yb³⁺,Tm³⁺),Yb³⁺的敏化显著增强了样品在976 nm附近的吸收能力,并大幅度加宽了该处的吸收带.分析上转换发射光谱发现:上转换绿光和红光强度都随着Yb³⁺浓度的增加先增强后减弱,但红光的猝灭浓度较高,归因于Er³⁺→Yb³⁺反向能量传递ETU4和Yb³⁺→Er³⁺正向能量传递ETU3过程的发生;上转换蓝光发射是三光子吸收过程,是通过Yb³⁺,Tm³⁺之间三次声子辅助的能量转移方式实现的. 关键词： 上转换 共沉淀 2SiO₅∶Er³⁺')" href="#">Y₂SiO₅∶Er³⁺ 3+')" href="#">Yb³⁺ 3+')" href="#">Tm³⁺     

Ca3Y2Si3O12：Tm3+,Yb3+上转换发光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Tm³⁺,Yb³⁺上转换蓝色发光材料。在980 nm 红外激光器激发下,发光粉呈现强烈的蓝光（475 nm）和近红外光（810 nm）以及较弱的红光（650 nm）发射,分别归因于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄能级跃迁。随着Yb³⁺离子浓度的增加,发光粉上转换发射强度和发光亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势。在最佳掺杂浓度下（Yb³⁺摩尔分数为15%）,蓝、红光强度分支比为12：1,色坐标为（0.129 2,0.152 3）。在3.9 W/cm²激发功率密度下,发光亮度可达6.8 cd/m²。上述结果证实,所制备发光粉呈现优异的蓝光上转换发射特性并具有潜在的应用价值。发光强度和激发光功率关系表明,所得上转换发射为三光子和双光子吸收过程。借助Tm-Yb体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

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。