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.     

OH-对磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响

本文系统研究了Yb³⁺、Er³⁺共掺磷酸盐铒玻璃中OH^-含量与铒玻璃荧光寿命和光谱性质的关系.结果表明OH^-基团的存在使得Er³⁺离子的荧光强度显著降低,荧光寿命大大缩短.比较了三种不同Al₂O₃含量(5mol%,8mol%和13mol%)的铒玻璃在2.9μm波长处的红外吸收系数与铒离子荧光寿命的关系,发现玻璃中OH^-在2.9μm的吸收系数和Er³⁺的⁴Ⅰ_13/2能级离子衰减速率成线性关系,不同Al₂O₃含量的玻璃具有不同Er³⁺和OH^-基团的相互作用参量和不同的荧光寿命值及量子效率.并从玻璃结构上解释了Al₂O₃含量对除水机制和光谱性质的影响.经过充分除水后的铒玻璃荧光寿命可达到9.1ms.     

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.     

掺铒碲酸盐玻璃中的协作上转换能量转移

研制了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O(TZN)和TeO₂-ZnO-La₂O₃(TZL)掺铒碲酸盐玻璃,测试了碲酸盐玻璃中Er³⁺离子⁴I_13/2能级荧光特性.结果发现,在较高的Er³⁺离子掺杂浓度下,碲酸盐玻璃的荧光强度随着Er³⁺离子掺杂浓度的提高而减小.分析表明,对于除     

Er3+/Ce3+共掺TeO2-Bi2O3-TiO2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1.53 μm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.     

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.     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了掺铒铋酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的三个强度参量Ω_t=(t=2,4,6),分别为Ω₂=3.71×10^-20cm²,Ω₄=1.86×10^-20cm²,Ω₆=1.28×10^-20cm²,计算了Er³⁺离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量.经荧光谱测试发现掺Er³⁺铋酸盐玻璃的荧光半高宽可达70nm.应用McCumber理论计算1.53μm处的受激发射截面可达9×10^-21cm².对Er³⁺离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较发现,Er³⁺在铋酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.     

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Ω_t，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^-18cm的积分发射截面，并且具有较高的荧光分支比，特别是²H_11/2→⁴I_15/2，⁴S_3/2→⁴I_15/2，⁴F_9/2→⁴I_15/2和⁴I_13/2→⁴I_15/2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J_z混杂情况进行了分析.     

掺Bi的GeO2-Al2O3-Na2O玻璃的热学和光学性质

 用高温熔融法制备了96GeO-(3-χ)Al₂O₃-χNa₂O-1NaBiO₃ （将χ分别为0，0.5，1.5的玻璃命名为A1，A2，A3）和 96GeO-(3.5-ψ)Al₂O₃-ψχNa₂O-0.5Bi₂O₃（将ψ分别为0，0.5，2的玻璃命名为B1，B2，B3）玻璃。观察到样品在1 220 nm处（800 nm 激光二极管激发）的超宽带发光特性（半高宽约250 nm）。结果表明，以NaBiO₃形式引入Bi⁵⁺到玻璃原料中比以Bi₂O₃形式引入Bi³⁺到原料中得到的玻璃在1 220 nm处的发光强度大4.6倍，且荧光寿命和荧光半高宽也分别从280 μs和195 nm增加到了434 μs和275 nm。从A3，A2和A1的吸收边带的红移可初步推断出A3，A2及A1玻璃中Bi5+的含量逐步增加。总结吸收光谱与发射光谱的变化规律，认为Bi离子近红外高发射强度和宽荧光半高宽是由Bi⁵⁺的发光引起的。在两组玻璃中，热稳定性以及荧光发射截面积与荧光寿命的乘积值和荧光发射截面积与荧光半高宽的乘积值随着Na₂O含量的增加而增加。     

掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的多光子红外量子剪裁

研究了掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷(Er(3):FOV)的红外量子剪裁现象,测量了红外和可见的Er(3):FOV的荧光光谱.结果发现光激发²H_11/2能级的⁴ I_13/2→⁴I_15/2荧光跃迁的近似量子剪裁效率已达约186.28%.计算了有关的无辐射弛豫速率、自发辐射速率和能量传递速率,分析了有关的能量传递动力学过程,发现     

Effect of hydroxyl groups on Er doped Bi2O3-B2O3-SiO2 glasses

A series of Er³⁺-doped Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂-Na₂O glasses with different hydroxyl groups were prepared and the interaction between the Er³⁺ ions and OH groups was investigated. Infrared spectra were measured in order to calculate the exact content of OH groups in samples. The observed increase of the fluorescence lifetime with the oxygen bubbling time has been related to the reduction in the OH content concentration evidenced by infrared (IR) absorption spectra, which confirmed that the OH groups were dominant quenching centers of excited Er³⁺ and a cause of concentration quenching of 1.5 μm band emission. Various nonradiative decay rates from ⁴I_13/2 of Er³⁺ with the change of OH content were determined from the fluorescence lifetimes and radiative decay rates, which were calculated on the basis of Judd-Ofelt theory.     

WO3对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺铒碲钨酸盐玻璃(80-x)TeO₂-(10+x)WO₃-8BaO-2Na₂O-0.5Er₂O₃(x=0,5,10,15,20)玻璃,研究了WO₃对掺铒碲钨酸盐玻璃的光谱性质. 研究发现：随着WO₃含量的增加,Ω₄,Ω₆先增加后减小,受 关键词： 碲钨酸盐玻璃 3+光谱性质')" href="#">Er³⁺光谱性质 Judd-Offelt理论     

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     

Optical properties of Er in MoO3-Bi2O3-TeO2 glasses

Erbium-doped MoO₃−Bi₂O₃−TeO₂ (MBT) glasses suitable for broadband optical amplifier applications have been fabricated and characterized optically. The maximum phonon band of undoped glasses is at 915 cm⁻¹, and the emission from the Er³⁺: ⁴I_13/2 → ⁴I_15/2 transition locates around 1.53 μm with a full width at half maximum (FWHM) of ∼80 nm. The lifetime and quantum efficiency of the ⁴I_13/2 level are 2.13 ms and ∼90%, respectively. Under the same measurement condition, the upconversion emission intensities at 550 nm in Er³⁺-doped MBT glasses is about 30 times weaker than that in Er³⁺-doped Na₂O−ZnO−TeO₂ (NZT) glasses.     

Comparative investigation on spectroscopic properties of Er between Ce-doped and B2O3-added bismuth glasses

The comparative investigation on the spectroscopic properties of Er³⁺ in low phonon energy Bi₂O₃-GeO₂-Ga₂O₃-Na₂O glasses codoped with Ce³⁺ ion and added with B₂O₃ component, respectively, is presented. With increasing Ce₂O₃ content from 0 to 0.8 mol% or B₂O₃ content from 0 to 15 mol%, the lifetime of Er³⁺:⁴I_11/2 level decreases dramatically from 607 to 283 μs or to 197 μs, and the upconversion fluorescence is quenched in both glass samples. The nonradiative energy transfer from Er³⁺:⁴I_11/2→Ce³⁺:²F_5/2 or the enhanced multiphonon relaxation process together with the energy transfer between Er³⁺ and OH⁻ groups are, respectively, responsible for the results. Meanwhile, the lifetime of ⁴I_13/2 level remains almost unchanged in Er³⁺/Ce³⁺-codoped glasses whereas it decreases rapidly in B₂O₃-added cases. As a result, Er³⁺/Ce³⁺ codoping improves the 1.5 μm fluorescence emission intensity, however, B₂O₃ addition has a negative effect on it. The research results indicate that the Er³⁺/Ce³⁺-codoped bismuth glasses will be preferable for obtaining efficient 980 nm pumped EDFA.     

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     

掺铒高硅氧玻璃光谱性质的研究

应用Judd-Oflet理论计算了新型掺铒高硅氧玻璃中铒离子的强度参量Ω_t(t=2,4,6)，Ω₂=8.15×10^-20，Ω₄=1.43×10^-20，Ω₆=1.22×10^-20，相比于其他氧化物玻璃，表现出较大的Ω_2,6值，反映了铒离子周围的近邻结构不对称性和Er-O键的离子键成分较高.利用McCumber理论计算得到了能级^{关键词： 掺铒高硅氧玻璃 Judd-Ofelt理论 量子效率}     

Infrared spectra and structural properties of Na2O-B2O9-ZrO2-SiO2 glasses

The structure of glasses of the Na₂O-B₂O₃-ZrO₂-SiO₂ system, which form the basic ingredients of opacified zirconium-type glazes, was studied by infrared spectroscopy. The problems of boron ion coordination and the role of Zr⁴⁺ in glass structure are considered.The present paper is a continuation of [1], which deals with glasses of the Na₂O-B₂O₃-ZrO₂-SiO₂ system.     

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