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Ωt,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10-18 cm的积分发射截面,并且具有较高的荧光分支比,特别是2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2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Jz混杂情况进行了分析.     

Er3+:YVO4中Er3+的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb-Ofelt理论拟合出唯象强度参最Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量.并根据这些光学参量,分析了Er3+:YVO4晶体的应用价值.其中,特别是4I13/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注.并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%):YVO4晶体强度参量结果很相近.而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点.最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况.     

Cr~(3+)在Y_3Ga_5O_(12)晶体中的能级和光谱特性

本文报道用熔盐法生长的Y_3Ga_5O_(12):Cr~(3+)晶体的能级和光谱特性.在室温下;测得~4T_2和~2E能级的有效荧光寿命为205μs,荧光光谱中心波长为727nm.根据Tanabe-Sugano理论计算了晶场能级,并求得了晶场强度参数D_q、Bacah参数B和C以及参数△分别为1626、645、2950和538cm~(-1).     

Dy~(3+):ThO_2的选择激发光谱和能级结构

本文首次用熔融法生长了Dy3 + :ThO2 晶体 ,详细研究了其光谱特性。通过 12K下格位选择激发下的发射光谱测量 ,利用晶场理论 ,确定了Dy3 + 在ThO2 中的格位对称性为C3v。列表给出了Dy3 + :ThO2 的晶场能级结构。测量和讨论了 4 F9/ 2 能级的寿命。     

Er~(3+)∶YVO_4中Er~(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。     

Dy^3＋：ThO2的选择激发光谱和能级结构

本文首次用熔融法生长了Dy^3 :ThO2晶体,,详细研究了其光谱特性,通过12K下格位选择激发下的发射光谱测量,利用晶场理论,确定了Dy^3 在ThO2中的格位对称性为C3v。列表给出了Dy^3 :ThO2的晶场能级结构,测量和讨论了^4F9/2能级的寿命。     

钬铝石榴石晶场参数调整

利用比热实验值,对钬铝石榴石(Ho_3Al_5O_(12))晶体的晶场参数进行了调整,依此计算了Ho_3Al_5O_(12)晶体的晶场能谱、Zeeman劈裂能级和波函数.在外磁场H=0时,分别计算了Ho_3Al_5O_(12)晶体的总比热、总熵随温度的变化,以及外磁场H=10kOe时该晶体倒数磁化率的温度关系,理论计算结果均与已有实验数据符合较好.该工作为进一步探究该晶体的其它性质奠定了必要的理论基础,对实际生产和科学研究中磁制冷材料的优化选取也具有一定的现实意义.     

(φ4As) CuCl3晶体中Cu2+-Cu2+离子对的EPR研究

本文在晶场理论的基础上,考虑了Cu²⁺-Cu²⁺离子间的交换作用后,得到了(φ₄As) CuCl₃晶体中Cu^2--Cu^2-离子对的跃迁能级,g-因子和零场分裂,计算结果与实验符合较好。     

YGG:Cr~(3+)晶体的光谱特性

本文通过实验研究了YGG:Cr~(3+)晶体的光谱特性,报道了室温下的吸收谱,10,133,300K的荧光谱,以及荧光寿命、无辐射跃迁几率、辐射量子效率与温度之间的依赖关系。从吸收谱及荧光谱中确定在C_(3i)(S_6)低对称场微扰下,Cr~(3+)离子在基质YGG中~2T_1能级分裂的子能级及基态~+A_2~2E零声子跃迁R线的位置。     

LiNbO3:Cr:ZnO晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20 mm×50 mm的优质LiNbO3:Cr:ZnO(CZLN)晶体,其光学均匀度为7.59(10-5).进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明:Cr3 离子在晶体中有2个宽且强的吸收带及1个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480和660 nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明:当激发波长为660 nm时,CZLN晶体荧光宽带和1个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为802～988 nm,峰值波长为871 nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为754 nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq/B=2.72,晶体属于强场介质.研究表明,CZLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.它又具有较大的倍频系数,有望实现420 nm附近紫外的自倍频激光输出.     

Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末上转换发光特性

采用高温固相法,以50Nb_2O_5-40Y2O_3-2Nd2O_3-8Yb_2O_3的量比在1 300℃下制备Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ(λ=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)=1.618×10-7。计算了Nd~(3+)能级4F3/2→4IJ'(J'=15/2,13/2,11/2,9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%),对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长,为1.435 2 ms,适合作为上转换中间能级。在980 nm半导体激光器激发下,观测到波长为487,541,662 nm上转换发光,分别对应于Nd~(3+)的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2和4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合,得到吸收光子数目依次为2.06,1.99,2.15,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。     

977nm抽运下掺铒碲酸盐基氧卤玻璃的光谱特性

研究了掺铒TeO2-ZnO-PbCl2碲酸盐基氧卤玻璃在977nm激光二极管抽运下的发光和上转换发光特性，结果发现除红外153μm4I13/2→４I15/2发光外（荧光半高宽高达69nm），该玻璃还存在很强的２Ｈ11/2→４I15/2（527nm），４Ｓ3/2→４I15/2（549nm）和４Ｆ９／２→４Ｉ１５／２（666nm）可见上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算得到玻璃强度参数Ωt（t=2，4，6）分别为Ω2=587×10-20cm2，Ω4=208×10-20cm2，Ω6=116×10-20cm2，计算了铒离子跃迁振子强度、自发辐射概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参量.应用McCumber理论计算得153μm处的玻璃受激发射截面可达875×10-21cm2实验结果表明，与硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃等比较，掺铒碲酸盐基氧卤玻璃在宽带掺铒光纤放大器和上转换激光器中有着极大的研究和应用潜力. 关键词： 掺Er3+ 碲酸盐玻璃 氧卤玻璃 Judd-Ofelt理论 光谱性质     

高浓度Er~(3+)掺杂Y_3Sc_2Ga_3O_(12)晶体的吸收光谱与晶体场模型研究

采用提拉法生长出了高浓度掺铒(35 at%)钇钪镓石榴石(Er:YSGG)激光晶体.测试了该晶体在340—1700 nm波段内的吸收光谱,对其中Er3+的实验能级进行了分析指认.用Er:YSGG的102个实验Stark能级,拟合了它的自由离子参数和晶体场参数,均方根误差(拟合精度)σ为10.34 cm-1.结果表明,参数化Stark能级的拟合结果与实验光谱符合得较好.将拟合得到的Er:YSGG实验结果与文献中已报道Er:YAG的自由离子参数和晶体场参数进行了比较.指出Er:YSGG具有较强的晶体场相互作用或许是其激光效率较高的主要原因之一.     

Crystal-field hamiltonian and spin-orbit interaction for d and d ions at low C3 symmetry sites: V:Al2O3 and Ni:LiNbO3

The experimental studies have provided evidence of the occurrence of transitions from the ³T_1g(³F) ground state to the crystal-field levels ³T_2g(³F), ³T_1g(³P) and ³A_2g(³F) for the V³⁺ centres in Al₂O₃ crystal; and from the ³A_2g(³F) ground state to the crystal-field levels ³T_2g(³F), ³T_1g(³F) and ³T_1g(³P) for the Ni²⁺ centres in LiNbO₃ crystal (levels are assigned to irreps of the O_h point symmetry group). Using the experimental spectroscopic data, theoretical calculations of the crystal-field levels of V³⁺:Al₂O₃ and Ni²⁺:LiNbO₃ are carried out based on the Racah theory. The observed crystalline-field splittings of the V³⁺ and Ni²⁺ terms were accounted for using a C₃ symmetry Hamiltonian. The spin-orbit interaction was taken into account in this work. The Racah, crystal-field and spin-orbit parameters, which fit experimental and theoretical energy levels, have been reliably obtained. A good agreement between the theoretical and experimental results for the energy levels of V³⁺:Al₂O₃ and Ni²⁺:LiNbO₃ has been obtained.     

Spectroscope studies of YAlO_3: (Lu~(3 )Nd~(3 ))

An increase of the Nd~(3 ) doping concentration and an enhancement of the laser induced fluorescence in the single crystal of YAlO_3: (Lu~(3 ), Nd~(3 )) have been observed and are attributed to the size compensation effect. The low temperature (4.2K) fluorescence spectra indicate that the structure of the sharp lines arising from the radiative transitions of Nd~(3 ) ions is not changed by the existence of Lu~(3 ) ions, but the emission lines are inhomogeneously more broadened. Besides, it has been observed that the fluorescence due to the radiative transition from the Stark's sublevel R_2 of the metastable level ~4F_(3/2) to the sublevels Y_1 of the manifold ~4I_(11/2) decreases with decreasing temperature and the fluorescence arising from the transitions R_1→Y_1 is relatively increased. The experimental fact is qualitatively interpreted.     

Er3+掺杂Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃的中红外发光和多声子弛豫的研究

用熔融急冷法制备了系列不同Er3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃,测试了样品折射率、吸收光谱、中红外荧光光谱。通过吸收光谱计算了Er3+离子吸收谱线的振子强度,应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃中的强度参数Ωi ( i = 2 , 4 , 6) 、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比?和辐射寿命?rad等光谱参数。研究了808nm激光泵浦下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间变化关系,并用Futchbauer-Ladenburg公式分别计算了2.8?m处的受激发射截面。结果表明,在808nm 激光泵浦下观察到了2.8?m中红外荧光,分别对应于Er3+： 4I11/2?4I13/2跃迁,当Er3+离子掺杂浓度从0.4wt%增加到1.0wt%时,中红外荧光强度都随相应增加,计算的Er3+:4I11/2?4I13/2跃迁多声子驰豫速率分别为37 s-1。     

970nm抽运下Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性

研究了Er3+/Yb3+共掺、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃在970nm抽运下的荧光光谱和上转换光谱性质，测试了Er3+离子的4I11/2和4I13/2能级荧光寿命变化情况.结果发现Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的常规荧光谱线在1450—1700nm区域明显加宽，并在1630nm有一荧光峰，可能是Tm3+：1G4→3F2跃迁产生.上转换发光研究表明，由于碲酸盐玻璃声子能量低的缘故，三种共掺系统下都存在上转换发光现象.在Er3+/Yb3+/Tm3+共掺中，上转 关键词： Er3+/Yb3+/ Tm3+共掺 碲酸盐玻璃 荧光 上转换光谱     

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.     

Nd3+掺杂GdTaO4的吸收光谱分析和晶场计算

采用提拉法生长出了钕掺杂钽酸钆重闪烁单斜激光晶体(Nd³⁺:GdTaO₄). 分别测试了该晶体a向、b向和c向的吸收光谱(波段为260-2000 nm), 对其中Nd³⁺ 的实验能级进行了分析指认. 确定了Nd³⁺:GdTaO₄的102个实验Stark能级, 拟合了其自由离子参数和晶体场参数, 均方根误差(拟合精度) σ 为12.66 cm^-1. 并将拟合得到的Nd³⁺:GdTaO₄实验结果与文献中已报道的Nd³⁺:Gd_xLu_1-xTaO₄ (x=0.85)的自由离子参数和晶体场参数进行了比较. 结果表明, 参数化Stark能级的拟合结果与实验光谱符合得较好.     

掺Er3+/Yb3+氟氧玻璃的上转换发光特性

制备了新的Er³⁺/Yb³⁺共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃,测试了材料的荧光光谱和吸收光谱。上转换光谱表明:有红(645 nm)、绿(545,522 nm)、蓝(480 nm)4个发光中心,分别对应Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2、²H_11/2→⁴I_15/2、⁴F_7/2→⁴I_15/2 跃迁。发光曲线拟合斜率分别为1.81、2.39、1.95、2.15,均为双光子吸收过程。样品经热处理降低了声子能量,大大提高了上转换效率。采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析,拟合得到了强度参数。