Er/Yb共掺体系的光致荧光行为及相关物理过程研究

采用固相反应方法，制备了Er₂O₃浓度固定为0.5mol%，Yb₂O₃浓度范围为0.0mol%—5.5mol%的Er/Yb共掺激光玻璃.通过吸收光谱、光致荧光光谱和上转换荧光光谱，研究了Yb₂O₃浓度对Er³⁺荧光特性的影响，并探讨了相关的物理机制.研究结果表明：Yb³⁺共掺对Er³⁺的⁴ 关键词： Er/Yb共掺 光致荧光 能量传递 合作上转换     

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.     

Er,Yb:YAG微晶玻璃发光特性的研究

高温熔制Er³⁺，Yb³⁺离子掺杂CaO-Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃，并进行微晶化处理，研究了微晶玻璃中Er³⁺离子的发光及上转换发光特性，分析了微晶玻璃上转换发光机理.结果表明：原始玻璃经热处理得到了Er,Yb:YAG微晶玻璃，微晶玻璃中Er³⁺离子在室温下⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁产生横盖1450—1650nm区间的超宽带荧光，荧光半高宽达180nm，这可能由于YAG微晶相中Er³⁺离子与玻璃相中残留Er³⁺离子的共同发光；Er³⁺与Yb³⁺离子局域基质声子能量的降低使微晶玻璃Er³⁺离子上转换发光强度与原始玻璃相比显著提高，绿光、红光上转换荧光强度比玻璃样品分别增强约7和3倍；微晶化后Er³⁺，Yb³⁺离子局域环境发生变化也导致微晶玻璃中Er³⁺离子绿光、红光上转换发光相对强度发生变化. 关键词： 铒 镱:钇铝石榴石 微晶玻璃 荧光光谱     

Y共掺对掺Er硅酸盐玻璃光致荧光及荧光寿命的影响

采用固相反应方法制备了Er/Y共掺激光玻璃，其中Er³⁺浓度分别为0.5at%和1.0at%，所对应的Y³⁺浓度的变化范围分别为0.0at%—2.5at%和0.0at%—5.0at%.通过吸收光谱、瞬态和稳态光致发光光谱测量，研究了Y共掺对Er³⁺吸收截面、发射截面、荧光寿命和光致荧光特征的影响.研究结果表明：Y共掺杂导致1530nm附近的吸收峰宽化，对Er³⁺的吸收起到了一定的增强作用，并且这种宽化作用随着Er关键词： Er/Y共掺玻璃 光致荧光 荧光寿命     

Yb3+敏化的Er3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究

用高温熔融法制备了系列Er³⁺/Yb³⁺共掺，Ho³⁺/Yb³⁺共掺，和Er³⁺/Yb³⁺/Ho³⁺三掺碲酸盐玻璃，在975nm激光抽运下三种掺杂玻璃中都出现了较强的绿光和红光上转换.研究了Yb³⁺离子对Er³⁺和Ho³⁺离子上转换发光强度的影响以及Yb³⁺→Er关键词： 3+/Yb³⁺/Ho³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺/Ho³⁺共掺 碲酸盐玻璃 光谱性质 上转换     

Er3+浓度对Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷上下转换发光的调控

在980 nm激光激发下,Er³⁺/Yb³⁺共掺的发光材料既可以在可见光范围产生上转换发光,也可以在近红外波段产生下转换发光,二者存在竞争关系。本文利用熔融淬火法制备了一系列掺杂不同Er³⁺/Yb³⁺浓度的氟氧化物玻璃陶瓷,测量了样品在980 nm激光激发下的上转换及下转换发射光谱。研究发现,改变Er³⁺的掺杂浓度可以调控上下转换的发光强度。在此基础上,提出了上下转换发光的能量传递模型。本文的研究结果有利于该类材料在不同领域中的应用。     

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。     

TeO2-ZnO-Na2O-K2O玻璃中Er3+离子掺杂浓度对其发光及荧光寿命的影响

测量了不同掺杂浓度下Er³⁺离子在碲酸盐玻璃中的吸收光谱、发射光谱和Er3+离子的荧光寿命，计算了Er³⁺离子的发射截面σ_e,分析 了Er ³⁺离子掺杂浓度对其发光强度和荧光寿命的影响.结果表明，Er³⁺离子掺 杂浓度较低时，对其荧光强度和荧光寿命没有显著的影响；掺杂浓度高时，出现了浓度猝灭 效应，使Er³⁺离 子荧光光强度降低，荧光寿命下降.实验确定了掺杂浓度最优值，同时对浓度猝灭机制进行 了分析. 关键词： 碲锌碱玻璃 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 掺杂浓度 发光和荧光寿命     

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4I_13/2能级的激发态吸收过程；红光发射主要源于Er³⁺离子4I_13/2能级与4I_11/2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4I_11/2能级之间的能量转移过程；而红光发射主要源于Er³⁺离子4I_13/2能级与4I_11/2能级之间的能量转移过程和4I_13/2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. 关键词： 上转换发光机理 3+离子掺杂')" href="#">Er³⁺离子掺杂 钡镓锗玻璃     

稀土离子掺杂的AlF3基氟化物玻璃

在800和970nm LD激发下,分别研究了Er^3＋单掺和Yb^3＋,Tm^3＋共掺的AlF₃基(AYF,AZF)玻璃中上转换发光、能量传递和浓度猝灭.在Er³⁺掺杂的AlF₃基玻璃,随着Er³⁺掺杂量的增加,红光与绿光上转换发光强度比(I_red/I_green)增加,这被认为与两个Er³⁺离子 关键词： 稀土离子 氟铝酸盐玻璃     

Effect of concentration quenching on the spectroscopic properties of Er3+/Yb3+ co-doped AlF3-based glasses

A series of highly Er3+/Yb3+ co-doped fluoroaluminate glasses have been investigated in order to develop a microchip laser at 1.54 μm under 980 nm excitation. Measurements of absorption, emission and upconversion spectra have been performed to examine the effect of Er3+/Yb3+ concentration quenching on spectroscopic properties. In the glasses with Er3+ concentrations below 10 mol%, concentration quenching is very low and the Er3+/Yb3+ co-doped fluoroaluminate glasses have stronger fluorescence of 1.54 μm due to the 4I13/2 → 4I15/2 transition than that of Er3+ singly-doped glasses. As Er3+ concentrations above 10 mol% in the Er3+/Yb3+ co-doped samples, concentration quenching of 1.54 μm does obviously occur as a result of the back energy transfer from Er3+ to Yb3+. To obtain the highest emission efficiency at 1.54 μm, the optimum doping-concentration ratio of Er3+/Yb3+ was found to be approximately 1:1 in mol fraction when the Er3+ concentration is less than 10 mol%.     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

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。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺铋硼酸盐玻璃的研究

用高温熔融法制备了Er^3 单掺和Er^3 /Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品，测量了上述玻璃样品的吸收光谱，荧光光谱，荧光寿命以及红外透过率。对高浓度掺杂Er^3 的铋硼酸盐玻璃中的浓度猝灭现象作出了解释。分析了Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品中Yb^3 离子对Er^3 离子的敏化过程。研究发现Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃在1．5～1．6μm波段有宽达81nm的荧光半峰全宽。实验还发现在熔制过程中通入氧气对其荧光寿命和红外透过率都有明显的提高。由于该玻璃材料表现出较好的物化性能。因此该材料可望成为宽带光纤放大器的适宜的基质材料。     

镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430 μm~1.630 μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为：掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍；确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势；单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.     

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al2O3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er／Yb共掺Al2O3薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对Er／Yb共掺Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明：薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000℃退火2h的室温光致发光谱表明：Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb／Er靶面积比为4：1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明：对于Al2O3薄膜,合适的Yb／Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。     

高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构及室温光致发光特性

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明:Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失,ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900℃退火时,出现Er3 、Yb3 偏析,退火温度高于1000℃时,薄膜与基体间发生了界面反应,1200℃时,ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明:高于900℃退火处理后,Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光,发光强度在退火温度为1050℃时达到最大值;光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3 离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外,探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。     

Er掺杂和Er/Yb双掺杂光电陶瓷PLZT的上转换发光

研究了Er掺杂和Er/Yb双掺杂的锆钛酸铅(PLZT)光电陶瓷的上转换发光特性,观测到Er掺杂的PLZT样品在540,566nm附近的绿色发光峰,且随着掺杂浓度的增大而增强;Er/Yb双掺杂的PLZT样品除540,566nm附近处的绿色发光峰外,还有一个较弱的668nm的红色发光峰。另外,上转换发光强度与激发强度的对数关系曲线表明样品的绿光发射和红光发射皆为双光子过程,并且利用喇曼光谱进一步分析讨论了其上转换发光的机制。实验和理论分析表明该材料有望制成电光调Q的双功能上转换激光器件。     

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.