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     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质和上转换发光

本文制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-Bi₂O₃(TWB)玻璃. 测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱及上转换发光. 用Judd-Oflet(J-O)理论计算了Er³⁺在玻璃样品中的光谱强度参数,随着Bi₂O₃含量的增加,Ω₂增加,Ω₄ 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 上转换     

不同Tm3＋浓度掺杂碲酸盐玻璃光谱性质研究

制备了70TeO₂-20WO₂-10ZnO-xTm₂O₃系统玻璃，根据所测玻璃的吸收光谱，应用Judd-Ofelt(J-O)理论计算出Tm^3＋离子在碲酸盐玻璃的J-O强度参数、Tm^3＋在玻璃中的自发辐射概率A、荧光分支比β及荧光辐射寿命 τ_R 等各项光谱参数.测定了玻璃的荧光光谱，并计算了Tm^3＋在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截 面.比较了Tm^3＋在不同掺杂浓度下的光谱特性，认为当Tm₂O₃掺杂浓度达到 0.8wt％—1wt%时，所获得的荧光强度与荧光线宽达到最佳值，掺Tm^3＋ 碲酸盐玻璃是一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料. 关键词： 碲酸盐玻璃 宽带光纤放大器 荧光线宽 荧光峰值发射截面     

掺Er3+碲酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了碲酸盐玻璃(70TeO₂-9B₂O₃-6Nb₂O₅-5Na₂O-10ZnO-1%(质量分数)Er₂O₃)样品。测试了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er³⁺离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ω_t(t=2,4,6)(Ω₂=8.01×10^-20cm²,Ω₄=2.09×10^-20cm²,Ω₆=1.15×10^-20cm²)。结果发现该碲酸盐玻璃具有较大的Ω₂值,说明Er—O键的共价性强于它在硅酸盐、锗酸盐、氟化物、铋酸盐和磷酸盐玻璃中的共价性。Er³⁺在碲酸盐玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁几率约为492s^-1,表明Er³⁺可能有较强的1.5μm发射。分析了Er³⁺在碲酸盐玻璃中能级⁴I_13/2→⁴I_15/2发射的荧光半峰全宽(FWHM=73nm),并应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_e=1.08×10^-20cm²),发现其FWHM×σ_e远大于Er³⁺在铋酸盐、磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃中的受激发射截面,说明碲酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料。     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

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     

氟化物对Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er³⁺/Yb³⁺ 共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO₂-（30-x）ZnO-xZnF₂-0.15Er₂O₃-1.5Yb₂O₃（x=0,5,10,15,20）的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er³⁺离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3 μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现：碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er³⁺离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。     

Ga2O3组分对Tm3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm³⁺(8.0mol%)掺杂(77-x)GeO₂-xGa₂O₃-8Li₂O-10BaO-5La₂O₃(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga₂O₃从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga₂O₃含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J_O)理论计算得到了Tm³⁺在不同Ga₂O₃含量的GeO₂-Ga₂O₃-Li₂O-BaO-La₂O₃玻璃中的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺各激发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.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga₂O₃对Tm³⁺荧光光谱特性的影响.随着Ga₂O₃从4mol%增加到16mol%,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga₂O₃含量大约在12mol%时,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga₂O₃对玻璃结构与光谱参数的影响规律. 关键词： 3+掺杂锗酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗酸盐玻璃 光谱性能 Judd-Ofelt参数 热稳定性     

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Er3+钆硼硅酸盐玻璃及玻璃陶瓷的红外发光特性和热稳定性

报道了一种新型可作为掺铒光纤放大器(EDFA)基质材料的Er³⁺掺杂B₂O₃-SiO₂-Gd₂O₃-Na₂O(BSGN)体系玻璃及其玻璃陶瓷。对材料中铒的⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁的1.5μm发射光谱、吸收光谱、时间分辨光谱及寿命进行了测量和分析,讨论了热处理对玻璃材料带宽和寿命的影响。结果表明,铒掺杂玻璃1.5μm发射的带宽和J-O参数Ω₆都随B₂O₃含量的增加而增加,寿命随B₂O₃含量的增加而减小。经过热处理后得到的玻璃陶瓷比具有相同组分的玻璃具有更高的1.5μm发射效率。同时,差热分析的数据表明,该玻璃体系具有极好的热稳定性。     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

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.     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

测试了铋酸盐玻璃(85-x)Bi2O3-(10+x)B2O３-5Na2O(x=0，5，10，15，20，25 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2=(352—386)×10-20cm2,Ω4=(138—152)×10-20cm2,Ω6=(093—117)×10-20cm2),应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面(σe=(70—95)×10-21cm2)及Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=57—79nm)，测得了Er3+离子４I13/2能级荧光寿命(τm=265—159ms)，分析了玻璃的热稳定性能.研究了Er3+离子各种光谱参数对成分的依赖性，发现随着玻璃中B2O3含量的增加，强度参数Ωt(t=2,4,6)、荧光半高宽(FWHM)、热稳定性均相应增加，而测得的荧光寿命却减小.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性，结果表明掺铒铋酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大. 关键词： 铋酸盐玻璃 光谱性质 成分依赖性 Er3+离子     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

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.     

Upconversion Fluorescence of Er_2O_3 Doped BaF_2-TeO_2 and PbF_1-TeO_2 Oxyhalide Tellurite Glasses

ＵｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｏｆＥｒ_２Ｏ_３ＤｏｐｅｄＢａＦ_２－ＴｅＯ_２ａｎｄＰｂＦ_１－ＴｅＯ_２ＯｘｙｈａｌｉｄｅＴｅｌｌｕｒｉｔｅＧｌａｓｓｅｓ￥ＨＵＬｉｎ；ＪＩＡＮＧＺｈｏｎｇｈｏｎｇ；ＨＵＷｅｎｔａｏ；ＳＯＮＧＸｉｕｙｕ...     

Enhancement of upconversion luminescence due to the formation of nanocrystals in Er3+-doped tellurite glasses

Optically transparent Er3+-doped tellurite-based nanocrystallized glasses with the composition of 70TeO2·15Lie2O·0·15Nb2O5·0.5Er2O3(mol)have been perpared by a conventional melting quenching and the subsequent heat treatment porcesses.The sizes of grown nanocrystals in glass matrix appear to be35-50 nm from the X-ray diffraction (XRD) measurement. The microhardness measurement shows that the Vickers hardness values of the nanocrystallized tellurite glasses are larger (33%-62%) than those inthe base glass. The Raman spectra imply that the maximum phonon energy of the based glass decreases and shifts from 668 to 638 cm-1 after heat-treatment. Visible upconversion luminescence and infrared luminescence of the base glass and heat-treated glasses under 980-nm laser diode (LD) excitation are investigated. The 524-, 546- and 656-nm upconversion intensities by 980-nm pumping increase significantly.     

宽带光放大器用掺Er3+碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er^3 的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er^3 在玻璃中的吸收光谱和970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er^3 离子的J-O强度参量Ωt(t=2,4,6)和其1．5μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er^3 在TWZOF玻璃中具有较大的1．5μm发射截面,其峰值发射截面为0．86pm^2;同时,Er^3 在TWZOF玻璃中具有很大的1．5μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83nm之间;Er^3 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω4均增大;Er^3 离子1．5μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。     

掺铒重金属氧氟硅铋酸盐玻璃的光谱性质

研究了重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 (50-x)SiO2 xBi2O3 50PbF2(x=0, 3, 5, 8, 10, 13, 15 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽、荧光 寿命和热稳定性能.应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)，应用 McCumber计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果发现荧光半高宽与Ω6有较大联系，Ω6越大，荧光半高宽越宽.对Er3+ 关键词： 重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 光谱性质 Er3+离子 Judd Ofelt参数