掺铒近化学计量比铌酸锂晶体的生长与光谱性质

利用提拉法,在富锂熔体中生长了质量良好的掺铒近化学计量比铌酸锂单晶,生长的晶体尺寸为35×25mm,测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场唯象强度参数:Ω2＝5.37×10-20cm2,Ω4＝2.98×10-20cm2,Ω6＝1.92×10-20cm2.计算了各能级的跃迁辐射几率AJ,J',振子强度PJ,J',辐射寿命τ,荧光分支比βJ'等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

掺铒铌酸锂晶体的光谱数据与斯塔克能级

本文首次报导了掺铒铌酸锂晶体的光学性质和光谱数据，包括吸收光谱、发射光谱、荧光寿命及有效截面等。分析了跃迁的能级归属和晶格场作用下的Ｓｔａｒｋ劈裂，评价了利用此种材料实现１．５μｍ和５５０ｎｍ输出的激光运转系统，并估算了阈值泵浦功率。     

铁铪双掺铌酸锂晶体的光致散射研究

本文研究了铁铪双掺铌酸锂晶体的光致散射行为,对比了铁铪双掺铌酸锂晶体还原前后的光致散射结果.结果表明:晶体中的锂空位可使晶体暗电导增加并引起光致散射的泵浦光强阈值效应;高泵浦光强下产生的严重光致散射起源于晶体中的较高的三价铁离子浓度.铁铪双掺铌酸锂晶体具有较好的抑制光致散射的能力.     

四价掺杂铌酸锂晶体抗光折变性能研究

我们在同成份铌酸锂晶体中掺入四价离子铪,生长了掺杂浓度分别为2、4、6mol;的掺铪铌酸锂系列晶体.掺铪浓度达到4mol;时,晶体的抗光损伤能力为5×105W/cm2,比同成份纯铌酸锂晶体提高了4个数量级.应用全息法测得掺4、6mol;铪的铌酸锂晶体最大折射率变化为8.7×10-6,与高掺镁(6.5mol;)铌酸锂晶体的类似.晶体的红外吸收谱和紫外-可见光吸收谱也显示,掺杂浓度为4mol;时具有明显的阈值特征.由此可以确定铪离子在铌酸锂晶体中的阈值浓度约为4mol;.     

掺锆铌酸锂系列晶体

本文简介了掺锆铌酸锂系列晶体的研究进展,包括单掺锆铌酸锂、锆铁双掺铌酸锂、锆铁锰及锆铜铈三掺铌酸锂。掺锆铌酸锂晶体不但在可见波段具有远优于掺镁铌酸锂的抗光损伤能力,即使在近紫外波段,也拥有其它掺杂晶体所不具备的抗光损伤性能。锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质。锆铁锰和锆铜铈三掺铌酸锂晶体不但能够实现非挥发存储,其光折变响应速度及灵敏度都较铁锰和铜铈双掺晶体有大幅提高。这些实验结果表明,掺锆铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体。     

掺镝近化学计量比铌酸锂晶体的光谱性质

利用提拉法,在锂铌比为58.5/41.5的富锂熔体中生长了质量良好的掺镝近化学计量比铌酸锂(Oy:NSLN)单晶,生长晶体的尺寸为φ25mm×35 mm.测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofeh理论,拟合出Oy3 离子的晶体场唯象强度参数:Ω2=4.8130×10-20,Ω4 =2.6140 × 10-20, Ω6=2.2448×10-20.计算了各能级的跃迁辐射几率A1,1,振子强度P1,1, 辐射寿命r,荧光分支比β1等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

适温离子交换掺铒铌酸锂薄膜的制备研究

本文通过制备KNO₃和Er(NO₃)₃熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er³⁺的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用控制变量法探究了不同参数对适温离子交换法掺杂Er³⁺效果的影响,在热扩散和退火温度360℃及KNO₃和Er(NO₃)₃质量比25∶1的参数设置下获得了表面形貌较佳的Z切掺铒铌酸锂薄膜。通过飞行时间二次离子质谱仪并利用已知掺杂浓度的薄膜进行定标,检测了所获得的掺铒铌酸锂薄膜中的Er³⁺浓度情况,对所采用适温离子交换法的有效性进行了验证。这一方法大幅简化了铌酸锂薄膜掺杂的工艺,同时节约了成本,有助于后续在铌酸锂薄膜平台上实现分区掺杂的工作,为未来定制化铌酸锂光子集成平台的搭建提供参考。     

铌酸锂晶体的光折变效应

铌酸锂(LiNbO₃, LN)是一种多功能多用途的人工晶体,被称为“光学硅”。近期以铌酸锂薄膜(LNOI)为平台的集成光子学发展迅速,有将“光学硅”变为现实的趋势。高集成意味着高局域高光强密度,使铌酸锂晶体的光折变效应变得不容忽视。光折变效应是光致折射率变化的简称,是非线性光学的重要组成部分。本文回顾了铌酸锂晶体光折变效应的发现和机理、不同掺杂及掺杂组合对光折变效应的调控,重点介绍了铋镁双掺铌酸锂晶体的光折变性能及相关理论和实验结果,概述了铌酸锂光折变波导和孤子,及基于LNOI的集成光子学器件中的光折变效应,并对未来的研究趋势进行了展望。期待我国发挥铌酸锂光折变研究及LNOI产业化的优势,在光子学芯片的竞争中占据主导地位。     

铌酸锂晶体电击穿特性的研究

从电介质的击穿机理出发,用数学方法描述了电极注入电荷被介质捕获的全过程,详细分析了电介质的击穿特性并得出了电击穿现象的理论公式,通过同成分铌酸锂晶体和掺锌铌酸锂晶体的极化和击穿实验对理论分析的结果进行了验证,试验现象与理论分析吻合较好.     

高掺镁铌酸锂晶体OH-吸收光谱的低温研究

本文测量了纯铌酸锂和高掺镁铌酸锂晶体的低温红外光谱,观察了OH-吸收峰的温度依赖特性.研究发现纯铌酸锂的OH-振动吸收峰基本不随温度而变化,而高掺镁铌酸锂晶体的OH-振动吸收峰的主峰峰位随温度的降低向高波数方向移动.通过分析两种晶体中不同的缺陷模型以及H+在晶格中的占位,我们提出高掺镁铌酸锂晶体中的H+紧邻高电性杂质缺陷(MgNb)3-分布,直接参与缺陷集团,完全不同于纯铌酸锂晶体中H+的分布情形,这造成了高掺镁铌酸锂晶体中OH-振动吸收峰随温度的变化.而集团内部缺陷之间相互作用随温度降低而增强的趋势是OH-振动吸收峰右移的主要原因.     

Yb3+:YVO4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3+:YVO4晶体,研究生长过程中工艺参数的控制.测得掺杂浓度为18.1;Yb3+:YVO4晶体中Yb3+离子的有效分凝系数Keff为0.96.测定了不同Yb3+离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3+:YVO4晶体的光谱参数.本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律,讨论了Yb3+:YVO4晶体作为激光晶体的优点.     

Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体制备及发光性能研究

通过化学共沉淀法制备Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)纳米粉体。研究了煅烧温度对Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂8YSZ纳米粉体荧光光谱和上转换发光性能的影响。结果表明:在448 nm波长激发光激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体有一个549 nm的绿光发射峰,随着煅烧温度的升高,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体的荧光强度先升高后降低。980 nm波长激光激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体在450~750 nm范围内有一个中心波长在539 nm的绿光发射峰和一个中心波长在650 nm的红光发射峰,随着煅烧温度的升高,纳米粉体的颗粒尺寸增大的同时,其上转换发光强度也逐渐增大。     

Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

采用热分解法制备多种核壳结构的Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究.在980nm激发光激发下,与单核的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;纳米颗粒相比,核壳结构的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍.把Yb3+/Nd3+共掺的四方相NaYF4层包覆在Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2纳米颗粒上,我们实现了Na3ZrF7@CaF2@NaYF4纳米颗粒在808nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释.     

Low symmetry centers in LiNbO3 doped with Yb and Er

Electron paramagnetic resonance spectroscopy studies of LiNbO₃ single crystal doped with 1 wt% of Yb³⁺ and 0.1 wt% Er are reported. Additionally, Raman spectra of the following crystals are presented: LiNbO₃:Nd, Yb (0.5 wt%, 0.7 wt%), LiNbO₃:Nd, Mg (2 wt%, 6 wt%), and LiNbO₃:Er (0.3 wt%). Raman spectra have revealed bands in the 50–220 cm^?1 range, suggesting the presence of localized phonons. The localized phonons may be considered as indirect evidence of local perturbations around Yb/Er ions, possibly due to formation of Yb/Er ion pairs. EPR spectra are interpreted basing on this presumption using a spin Hamiltonian for the Yb³⁺ dissimilar ion pairs. This model explains the observed spectral features, apparently due to the C₁ symmetry of Yb ions. In the case of the LN:Er sample, the angular dependence of EPR lines enabled distinguishing the presence of several non-equivalent centers. After deconvolution of the main EPR line into several Lorentzian components, the Er³⁺ center with the lowest C₁ point group symmetry was resolved and values of the g tensor were estimated.     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺0.96Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.04CaTiO₃(NBT-CT∶xEr³⁺/yYb³⁺,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er³⁺特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr³⁺中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb³⁺能够起到敏化作用,明显增强Er³⁺的上转换发光强度。     

Si4+共掺杂Yb∶YAG单晶生长和光谱特性研究

利用提拉法生长了Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG单晶,该晶体属于立方晶系,O_h¹⁰-Ia3d空间群。掺杂的Si⁴⁺没有改变YAG的晶体结构,但是影响了发光离子的价态。吸收光谱表明Si⁴⁺的引入使得Yb²⁺含量增多,这是由于Si⁴⁺引入了过量的电荷,为满足电价平衡,Yb³⁺转换为Yb²⁺。Yb²⁺的出现降低了Yb∶YAG的发光强度。稳态X射线激发发射光谱结果表明Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG晶体的发光强度是Yb∶YAG的63%,γ射线激发下的光产额降至原来的40%。此外,由于原料中含有多种Yb的同位素,Yb∶YAG除了可以被X射线、γ射线激发出荧光外,还可以与中子发生核反应产生带电粒子,进而引起次级反应产生荧光。荧光的产生仍然由Yb³⁺决定,因此,Si⁴⁺掺入也降低了中子探测灵敏度。     

Structure and optical damage resistance of In:Yb:Er:LiNbO3 crystals

A series of In:Yb:Er:LiNbO₃ crystals have been grown. The UV‐Vis absorption spectra and Infrared (IR) transmission spectra were measured and discussed in terms of the spectroscopic characterizations and the defect structure of the In:Yb:Er:LiNbO₃ crystals. The optical damage resistance was characterized by the transmitted beam pattern distortion method. The optical damage resistance of In (3.0mol %):Yb:Er:LiNbO₃ crystal is one order of magnitude higher than that of other crystal. The dependence of the optical damage resistance on the defect structure was studied. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

掺铒PLZT电光陶瓷发光特性

测量并分析了Er3+∶PLZT电光陶瓷的吸收光谱和上转换光谱,利用Dexter理论和速率方程理论研究了该材料的发光特性.通过Dexter理论计算得到4I13/2+4I13/2→4I9/2+4I15/2( ET1)和4I11/2+4I11/2→ 4I15/2+4F7/2(ET2)能量传递过程的交叉驰豫几率分别为2.06×105 s-1和1.61 ×105 s-1.以此为基础,结合Er3+跃迁的动力学模型,利用速率方程讨论了交叉驰豫过程对4 I13/2,4I11/2,4I9/2能级上离子数的影响.通过分析可知,ET1和ET2交叉驰豫过程将会使4I13/2能级粒子数大幅度减少,不利于1550hm发光,而对800 nm的发光起到较大的促进作用.     

溶胶-凝胶法制备Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+0.01,Pr3+0.03,Yb3+0.3纳米长余辉材料及其表面修饰的研究

以Ga(NO3)3·8H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Pr(NO3)2·6H2O、GeO2、Yb(NO3)3·5H2O、Cr(NO3)2·9H2O为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Cr3+,Pr3+,Yb3+共掺杂的Zn3Ga2Ge2O10长余辉纳米材料(PLNPs).利用XRD,SEM,激发发射图谱,余辉曲线测试确定1000℃煅烧,保温3 h时,基质Zn3 Ga2 Ge2 O10已形成.Yb3+掺杂百分比为0.3时,样品的发光性能最好.Zn3 Ga2 Ge2 O10:Cr3+0.01,Pr3+0.03,Yb3+0.3纳米长余辉材料在波长为267 nm的紫外线激发下发射出中心波长为745 nm的深樱桃红色光,此时晶粒粒径约为150 nm;随着Yb3+掺杂百分比的增加,晶粒粒径逐渐变小.通过FT-IR,Zeta电势,激光粒度测试,TEM及悬浮实验测试表明,PEG修饰PLNPs后,可观察到明显的核壳结构,水合粒径约为155 nm;水溶性大大增加,0.3 mg/mL的浓度下其悬浮时间超过48 h,这表明PEG包裹PLNPs成功.     

Ce:YVO4晶体的生长及其电荷迁移发光

为探索新型的白光LED荧光粉材料,采用提拉法生长了Ce2(CO3)3掺杂的Ce3+∶YVO4晶体,并对生长晶体的结构和光谱性能进行了表征。通过XRD测试,确定了由提拉法生长的Ce3+∶YVO4晶体的晶相没有发生变化。Ce3+∶YVO4晶体在450 nm处有一个较宽的发射带,在620 nm处有一个明显的发射峰。分析表明,在Ce3+掺杂的YVO4晶体中,铈离子主要以三价离子的形式存在,但在激发光照射下出现的620 nm发射表明有Ce4+存在,并且Ce4+与配位O2-形成了电荷迁移态(CTS)。