Er3+/Ce3+共掺碲铋酸盐玻璃的制备及光谱特性提高研究

采用高温熔融退火法制备了系列 80TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-0.5Er₂O₃-xCe₂O₃ (x=0,0.25, 0.5,0.75,1.0 mol%)和(80-y) TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-yWO₃-0.5Er₂O₃-0.75Ce₂O₃ (y=3,6,9,12 mol%)的碲铋酸盐玻璃.测试了玻璃样品400-1700 nm范围内的吸收光谱, 975 nm抽运下的上转换发光谱和1.53 μm波段荧光谱, 以及808 nm激励下的Er³⁺离子荧光寿命和无掺杂玻璃样品的Raman光谱, 并结合Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er³⁺离子光谱参数.结果表明, 在掺Er³⁺碲铋酸盐玻璃中引入Ce³⁺离子进行Er³⁺/Ce³⁺共掺, 通过Er³⁺离子⁴I_11/2能级与Ce³⁺离子²F_5/2 能级间基于声子辅助的能量传递过程,可以有效抑制Er³⁺离子上转换发光并明显增强其 1.53 μm波段荧光;同时,在现有Er³⁺/Ce³⁺共掺玻璃组分基础上引入WO₃, 可进一步提高1.53 μm波段荧光并展宽其荧光发射谱. 研究结果对于获取优异光谱特性的宽带掺Er³⁺光纤放大器玻璃基质具有实际意义.     

Er3+单掺及Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律,应用McCumber理论计算了玻璃在1.53 μm的发射截面及积分吸收截面.结果表明:在Er³⁺离子掺杂浓度相同时,玻璃在980 nm吸收截面与Yb³⁺掺杂浓度成反比;当样品中Yb³⁺离子掺杂浓度为3.94×10²⁰ cm^-3时,玻璃在1.53 μm的吸收截面和发射截面最大,在1.40～1.60 μm积分吸收截面也最大;Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃在1.53 μm的荧光半高宽随Er³⁺掺杂浓度升高而增加,当Er³⁺离子掺杂浓度为2.41×10²⁰ cm^-3时,玻璃的荧光半高宽(FWHM)达到52.5 nm.     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O的Tm³⁺离子单掺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ω_t(t=2, 4, 6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τ_rad等光谱参量,测量得到了不同Yb³⁺离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm³⁺离子上转换发光谱.结果显示,在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm³⁺离子上转换发光分析表明,强烈的Tm³⁺离子近红外上转换发光主要来自于Yb³⁺/Yb³⁺离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb³⁺/Tm³⁺离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm³⁺:³F₄→³H₆能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb³⁺/Tm³⁺共掺TeO₂-ZnO-Na₂O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究

制备了Er³⁺和Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品65TeO₂-25 WO₃-10R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO),(65+x)TeO₂-(25-x)WO ₃-10La₂O₃ (x=0,5,10), (60+x)TeO₂-(30 -x)WO₃-10Bi₂O₃ (x=0,5,10).测试了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命及热稳定性能.结果表明除含Bi ₂O₃的碲钨酸盐玻璃外，其余玻璃样品均没出现析晶开始温度(T_x)，说明碲钨酸盐 是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数Ω_t(t=2, 4,6)，研究表明Ω₂在碲钨酸盐玻璃中主要受到Er-O键的共价性的影响，而Er^{3 +} 离子周围配位场的非对称性影响可以忽略.测得了Er³⁺在15 μm发射谱的荧光 半高宽 (FWHM=71—77nm)和Er³⁺的⁴I_13/2能级寿命 (τ^m=3—34 ms).应用McCumber理论计算了Er³⁺在15 μm处的受激发射截面(σ^peak=068—103×10^-20 cm²).比较了Er³⁺在不同玻璃基质里 的15 μm荧光带宽和发射截面，研究结果表明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的理想基质材料.     

Er3+掺杂新型GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er³⁺离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526 nm、549 nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

Er3+及Er3+/Yb3+掺杂ZrO2-Al2O3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547 nm、560 nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺/Yb³⁺的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺的绿光为双光子过程,而ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺、Yb³⁺的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er³⁺的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%（Er³⁺/Zr⁴⁺）.     

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.     

Ce3+ 掺杂高密度氧化物玻璃的闪烁性能研究

用高温熔融法制备了以SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃为基质系统Ce³⁺掺杂的玻璃样品, 测试样品的密度、紫外——可见透射光谱、紫外激发光谱和主要的闪烁性能, 并且把一部分闪烁性能和PbWO晶体及BGO晶体做比较. 着重研究了不同Ce³⁺掺杂浓度与Gd³⁺ 离子的含量对玻璃样品闪烁性能的影响规律. 结果表明: 玻璃样品具有较大的密度; 样品的X射线激发发射光谱发射峰位置都在390 nm左右, 当Ce³⁺ 离子的掺杂浓度为1.0 mol%(摩尔分数)、Gd₂O₃含量为15 mol%时, 玻璃样品的发光峰强度达到BGO晶体发光强度的90%; 同样验证了Ce³⁺ 离子具有浓度猝灭效应; Gd³⁺可以敏化Ce³⁺离子发光, 但是Gd³⁺离子到达一定浓度时, 反而会产生猝灭效应, 降低了Ce³⁺ 离子的发光. Ce³⁺ 离子掺杂SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃系统的闪烁玻璃有望替代闪烁晶体广泛应用于高能物理中.     

Tm3+/Yb3+ ∶LaF3纳米体系中掺杂Yb3+ 离子对Tm3+ 离子荧光发射的影响

为研究Yb³⁺离子浓度变化对Tm³⁺离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO₃)₃为原料,采用水热法制备了Tm³⁺和Yb³⁺共掺的Tm³⁺/ Yb³⁺∶LaF₃纳米颗粒.用X射线衍射对LaF₃纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为1G4→3H6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为1D2→3F4).通过观测不同Yb³⁺离子浓度条件下共掺Tm³⁺/Yb³⁺∶LaF₃样品的荧光光谱,研究了Yb³⁺离子掺杂浓度对于Tm³⁺离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于1G4→3H6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb³⁺离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb³⁺离子浓度增大到一定程度时,Yb³⁺离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb³⁺离子的浓度的变化对于1D2→3F4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er³⁺/Yb³⁺:Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂和Er³⁺:Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂晶体在室温下320—1700nm范围的吸收光谱和500—750nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er^{3+相似文献}   

混合形成体对掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和发光性能的影响

研究了混合形成体效应对掺铒碲酸盐玻璃热力学稳定性、1.53 μm发光特性和上转换发光强度的影响.通过拉曼光谱测试,分析了WO₃,Nb₂O₅,GeO₂等氧化物对Er³⁺离子配位场结构,以及对发光谱的非均匀展宽机理的作用.结果表明,通过掺杂适当声子能量的网络形成体氧化物,不但可获得热力学稳定性较好的玻璃,还可有效降低Er³⁺离子⁴I_11/2能级的寿命,在抑制Er³⁺离子在可见光波段的上转换发光的同时不致劣化其在1.53 μm的发光特性.本文制得的碲酸盐玻璃具有较大的受激发射截面((9.64—10.96)×10^-21cm²)和荧光半高宽(FWHM)(50—67 nm),热力学稳定性良好,是一种理想的掺Er³⁺宽带有源光纤用基质玻璃. 关键词： 掺铒碲酸盐玻璃 混合形成体 1.53 μm发光 声子能量     

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+/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⁴I_13/2→⁴I_15/2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⁴I_13/2和⁴I_15/2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T_x与玻璃转变温度T_g之差(ΔT=T_x-T_g)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. 关键词： 碲硼硅酸盐 热稳定性 高斯拟合 -基')" href="#">OH^-基     

荧光俘获效应对掺饵氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿 命，计算了Er³⁺离子在1.53 μm处的吸收截面(σ_a)、发射截面(σ _e)、自发辐射跃迁概率(A_rad)、辐射跃迁寿命(τ_rad) 、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃 光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er₂O ₃)下，荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中，使得荧光寿命(τ_{f)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大，导致碲酸盐和磷酸 盐玻璃中τf分别增加11%—37％和6%—17%，FWHM分别增加15%—64%和11%—55% ，使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在 碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大，加之铒离子在前者基质中的发射 截面高于后者，使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃. 关键词： 荧光俘获 铒离子 碲酸盐玻璃 磷酸盐玻璃}     

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     

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⁺     

Effects of Nb2O5 on thermal stability and optical properties of Er3+-doped tellurite glasses

Er³⁺-doped tellurite glasses with molar compositions of xNb₂O₅-(14.7-x)Na₂O--10ZnO--5K₂O--10GeO₂-- 60TeO₂--0.3Er₂O₃ (x=0, 3, 5, 7 and 9) have been investigated for developing 1.5~μm fibre and planar amplifiers. The effects of Nb₂O₅ on the thermal stability and optical properties of Er³⁺-doped tellurite glasses have been discussed. It is noted that the incorporation of Nb₂O₅ (x=5) increases the thermal stability of tellurite glasses significantly. Er³⁺-doped niobium tellurite glasses exhibit a large stimulated emission cross-section (7.2\times 10^-21- 10.7×10^-21~cm² and the gain bandwidth, FWHM×\sigma_e^{\rm peak} (274\times 10^-28 - 480×10^-28~cm³), which are significantly higher than that of silicate and phosphate glasses. In addition, the intensity of upconversion luminescence of the Er³⁺-doped niobium tellurite glasses decreases rapidly with increasing Nb₂O₅ content. As a result, Er³⁺-doped niobium tellurite glasses might be a potential candidate for developing laser or optical amplifier devices.     

Yb3+/Er3+共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究

玻璃的最大声子能量决定稀土离子的上转换发光强度，但本研究发现：Yb³⁺/Er ³⁺共掺锗碲酸盐玻璃在980nm LD抽运下，上转换荧光强度随着Bi₂O ₃对PbO的取代和碱 金属离子半径的增大而明显增强.而Raman光谱显示基质玻璃的最大声子能量并不随Bi ₂O₃对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而变化，但玻璃的最大声子密 度随着Bi₂O₃对PbO 取代和碱金属离子半径的增大而降低.从玻璃无辐射跃迁概率的角度，通过分析表明，最大 声子密度的降低是玻璃上转换发光强度增强的主要原因.