Tm3+掺杂锗镓酸盐玻璃的2 μm中红外光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O2掺杂浓度分别为1.526%,3.006%,5.836%,11.028%,15.678%(质量分数,以下同)的65GeO2-12Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(摩尔比)玻璃.从其吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长光的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度玻璃在～1.47 μm与～1.8 μm的荧光特性,发现当Tm2O3掺杂浓度约达到～3.006%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大;然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.本文从Tm3+离子间的能量交叉弛豫效应与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的现象.同时,根据Mc-Cumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面,该荧光的受激发射截面峰值比氟锆铝酸盐玻璃大.由于该玻璃材料表现出较好的光谱性能,因此该材料可望成为～2.0 μm波段中红外光纤激光器的候选基质材料.     

Tm3+/Yb3+掺杂亚碲酸盐玻璃蓝红光上转换的研究

研究了掺Tm^3 /Yb^3 亚碲酸盐玻璃室温下的上转换发光。用970nm波长的半导体激光器作为泵浦源，得到了高效率的480nm波长上转换的荧光，通过对不同掺杂浓度样品的发光比较，发现了这种玻璃上转换发光的浓度猝灭现象，找出了这种玻璃得到高效率上转换发光的适宜浓度，并对Tm^3 的浓度猝灭现象进行了分析，通过对上转换发光强度与泵浦强度关系曲线的拟合，看到这种上转换是三光子吸收过程，这与通过能级图分析得到的结果相同，另外，也对650nm波长的转换发光进行了研究。     

Tm3+与Ho3+单掺杂锗酸盐玻璃的增益特性

制备了掺杂浓度分别为2．0mol％的Tm^3＋与Ho^3＋单掺的两种锗酸盐玻璃。根据McCumber理论计算了Tm^3＋离子能级^3H6←→^3F4（1．8μm）跃迁和Ho^3＋离子能级^5I8←→^5I7（2．0μm）跃迁的吸收截面和受激发射截面。同时,根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子的浓度分别获得了Tm^3＋离子和Ho^3＋离子在两种不同锗酸盐玻璃基质中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。对于Tm^3＋离子掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值大于在氟锆酸盐、氟化物和氟氧化物玻璃中;对于Ho^3＋掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值也大于在氟锆铝酸盐玻璃。因此,Tm^3＋和Ho^3＋掺杂的两种锗酸盐玻璃在～1．8和～2．0μm波段的中红外激光器中将有潜在的应用前景。     

Tm3+/Yb3+共掺氧氯碲酸盐玻璃上转换发光研究

制备了Tm^3＋/Yb^3＋共掺氧氯碲酸盐玻璃, 研究了玻璃的热稳定性能、 Raman光谱和上转换发光光谱, 分析了上转换发光机制. 结果表明： 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（476 nm）和微弱的红光（649 nm）, 分别是Tm^3＋离子的1G4→3H6和1G4→3H4跃迁. 随氯化铅含量增加, 基质玻璃的热稳定性能增强, 基质玻璃的声子能量降低, 上转换蓝光和红光的强度增加. 表明Tm^3＋/Yb^3＋共掺氧氯碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

掺Nd3+碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃, 测量了试样的吸收光谱、发射光谱, 计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2, Ω4, Ω6), 给出了Nd3+离子的发光特性(A, β, τrad, σ)的计算结果, 研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制. 研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性. 当x为0.5时荧光强度和发射截面最大, 即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020 ions·cm-3). 碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致.     

新型掺铒铋酸盐玻璃上转换发光研究

制备了新型掺Er3 铋铅锶玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和上转换光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋铅锶玻璃的3个强度参量Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=3.27×10-20 cm2,Ω4=1.15×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20 cm2.计算了Er3 离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.研究了上转换发光强度随泵浦激光功率的变化,上转换荧光525,546和657 nm曲线的斜率分别为1.86,1.88和1.85,表明红、绿光发射均为双光子吸收过程.     

Er^3＋铋铅锶玻璃吸收光谱和上转换光谱

采用溶胶-凝胶法合成了以Sr2MgSi2O7为基质，掺杂Eu^2 ，Dy^3 的长余辉发光材料，并表征其结构，激发-发射光谱和余辉衰减曲线。XRD分析表明，所合成的样品为Sr2MgSi2O7晶体结构。发光粉体的激发波长范围较宽，表明从紫外至可见光均可激发该发光材料。发射光谱主峰位于466nm。样品在自然光照射后持续发出明亮的蓝光，余辉时间持续8h以上。     

Er3+掺杂Li2O-SrO-ZnO-Bi2O3玻璃中Er3+离子在1.53 μm处的荧光发射特性

采用传统的熔融法制备了Er~(3+)掺杂的新型铋酸盐玻璃(Li_2O-SrO-ZnO-Bi_2O_3,LSZB),并对其光谱性质进行了表征,分析了玻璃的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论研究了其荧光特性。LSZB玻璃样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)跃迁发射峰位于1.53 μm处,半高宽约为78 nm。样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)能级寿命为2.848 ms,量子效率为99.93%,受激发射截面达到9.76×10~(-21)cm~2。以上结果显示,Er~(3+)掺杂LSZB玻璃有良好的光谱特性。     

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂AlF3基氟化物玻璃材料的频率上转换

Er^3 /Yb^3 共掺杂的AlF3基氟化物玻璃材料ABCY的制备及其上转换荧光性质。样品的组分为40AlF3-20BaF2-20CaF2-(20-2x-2y)YF3-xEr2O3-yYb2O3。在950nm连续LD激发下,观察到该材料很强的绿色上转换发光,研究了该体系的上转换机理,认为Yb^3 和Er^3 之间的APTE效应是最主要的上转换途径。解释了红、绿色上转换荧光强度比值增大的现象,指出了可能的交叉弛豫过程。用公式y=a(x-x0)^n对上转换荧光强度与LD工作电流的关系进行拟合,得到的结果与理论值很好地一致。     

铋酸盐铒玻璃在1.54 μm处的荧光特性研究

The bismuth glasses with Er3+ and Er3+/Yb3+ co doped were fabricated by the technique of high temperature melting. The absorption and fluorescence spectra, fluorescence lifetime and FWHM were measured. The explanation of concentration quenching in case of high level Er3＋ doped the bismuth glasses is given. The sensitizing of Yb3＋ to Er3＋ in Er3＋/Yb3＋ co doped bismuth glasses is discussed. The explanation of the influence on absorption and fluorescence spectra, fluorescence lifetime and FWHM in case of the change of Er3+ or Yb3+ in bismuth glasses with Er3+/Yb3+ co doped is given. It is found that the change of Er3+ content has obviously influenced the fluorescence lifetime and FWHM while the change of Yb3+ content has remarkably influenced the absorption and fluorescence intensity. The band at around 1.54 μm in Er3+/Yb3+ co doped bismuth glass reaches 76 nm and the fluorescence lifetime is 0.55 ms.     

Er~(3+)铋铅锶玻璃吸收光谱和上转换光谱

制备了新型掺Er3+铋铅锶玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和上转换光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋铅锶玻璃的3个强度参量Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=3·27×10-20cm2,Ω4=1.15×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2。计算了Er3+离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。研究了上转换发光强度随泵浦激光功率的变化,上转换荧光525,546和657nm曲线的斜率分别为1·86,1·88和1·85,表明红、绿光发射均为双光子吸收过程。     

掺铒碲酸盐玻璃光谱特性研究

测试了样品(75-x)TeO2-xWO3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TWZ,x=0,4,8,12,15)和(75-y)TeO2-yB2O3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TBZ,y=0,4,8,12,15)玻璃的吸收光谱、荧光光谱、上转换光谱、能级寿命和热稳定性.应用J-O理论和McCumber理论分别计算了玻璃中Er3+离子光学跃迁强度参数Ωt(t=2,4,6)和受激发射截面.在975 nm激励下,该玻璃同时观察到了绿光(528和544 nm)和红光(660 nm)的上转换发光现象,分别对应于Er3+的.2Hu/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和 4F9/2→4I15/2跃迁.分析比较了玻璃中WO3和B2O3含量变化对光谱参数的影响.结果表明:随着WO3含量的增加,TWZ玻璃1.53μm波段荧光强度逐渐增大,上转换发光强度逐渐减弱,4I13/2能级寿命增加;随着B2O3含量的增加,TBZ玻璃1.53 μm波段荧光强度、上转换发光强度以及4I13/2能级寿命逐渐减弱.另外,TWZ和TBZ系列玻璃的热稳定性都有所提高.     

Er^3＋掺杂TeO2-WO3-ZnO—ZnF2玻璃的光谱性质

制备了Er^3 离子掺杂的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃，测试了样品的吸收光谱和970nmLD激发下样品中Er^3 离子的荧光光谱与荧光寿命，计算了Er^3 离子的J—O强度参数Ωt(t=2，4，6)和1．5μm波段的吸收截面与发射截面，研究了Er^3 离子1．5μm发射强度、荧光寿命和发射带宽与玻璃中ZnF2含量的关系。实验得到Er^3 离子在TWZOF玻璃中1．5μm发射的最大荧光半高宽(TwHm)为83nm；随着ZnF2含量的增加，Er^3 离子1．5μm发射强度、荧光寿命均增加。     

Yb3+敏化宽波带掺Er3+氟磷酸盐玻璃的发光性质及Judd-Ofelt理论研究

采用高温熔融法制备了一种新的Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃,测试和分析了其密度、吸收光谱以及荧光光谱,讨论了Er3+离子和Yb3+离子对光谱性质的影响.根据Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=4.36×10-20cm2,Ω4=1.35×10-20cm2,Ω6=0.79×10-20cm2,以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命τm=8.26ms.主发射峰1.53μm处半高宽(FWHM)为68nm.根据McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面σe=8.5×10-21cm2.比较了不同玻璃基质中Er3+离子的光谱特性,结果表明:Er3+/Yb3+双掺氟磷酸盐玻璃在1.53μm附近具有较宽的半高宽和较大的受激发射截面,是一种高增益掺铒光纤放大器的理想介质材料.     

Er3+掺杂Li2O-CdO-Al2O3-SiO2玻璃的合成及光谱分析

合成了Er^3 掺杂Li2O—CdO—Al2O3-SiO2玻璃，对其吸收光谱、红外及上转换荧光光谱进行了测试和分析。根据吸收光谱和Judd—Ofelt理论计算了该玻璃中Er^3 离子在不同能级间的实验与理论振子强度、辐射跃迁几率、荧光分支比和寿命等光谱强度参数，在798和975nm激光激发下，观察到强的1．53μm红外发射及绿色上转换发光现象，对其形成机制进行了分析。探讨了这种玻璃作为新的激光材料及上转换实用功能材料的可能性。     

976nm激发下Tm^3＋／Yb^3＋共掺TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了Tm^3 /Yb^3 共掺高折射率TiBa玻璃微球,玻璃基材主要成分为：TiO2,BaCO3和SiO2,稀土（％,摩尔分数）掺杂0.5Tm2O3和3Yb2O3。用976nm激光激发测量了它们的上转换蓝光发射。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振,并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算,实验结果与计算结果相符。     

稀土Yb3+/Tm3+掺杂NaGd(MO4)2荧光粉的制备及其光致发光

近年来稀土掺杂的上转换发光材料在太阳能电池、工业照明和医学等领域的应用越来越受到重视,目前的研究主要集中于新型高效稀土上转换发光材料的开发。对于发光材料的制备,基质的选择尤为重要,钼酸盐因具有稳定的物理化学性能、低的声子能量而从众多基质中脱颖而出。本文选择钼酸盐为稀土离子掺杂的基质材料,采用水热法制备了Tm、Yb离子掺杂的NaGd(MoO₄)₂样品。通过改变离子掺杂的浓度,探究了NaGd(MoO₄)₂荧光粉的发光特性。研究表明,在980 nm激光照射下,NaGd(MO₄)₂∶Yb³⁺/Tm³⁺在477 nm处发射蓝色荧光,在648 nm处发射红色荧光。固定Yb³⁺的掺杂摩尔分数为6%,改变Tm³⁺的掺杂摩尔分数分别为0、0.5%、1%和2%时,发现随着Tm³⁺掺杂摩尔分数的增加,477 nm处的发射峰的强度先升高后降低,当Tm³⁺     

Eu3+掺杂SiO2-Al2O3-B2O3玻璃制备及光谱性能研究

高温溶制了Eu^3＋掺杂SiO2-Al2O3-B2O3-MxOy（M=Li^＋,Na^＋,K^＋,Mg^2＋,Ca^2＋,Sr^2＋,RE^3＋）硼硅酸盐玻璃,测试了玻璃样品的发射光谱、激发光谱和透射光谱,研究了不同碱金属离子、碱土金属离子对该系统荧光性能的影响。利用发射光谱计算了Ω2,Ω4以及^5D0到^7F2,^7F4的自发辐射几率和振子强度f（^5D0→^7F2）,f（^5D0→^7F4）。结果表明,材料的发射能级为^5D0→^7F1（590nm）,^5D0→^7F2（617nm）,^5D0→^7F4（698nm）,而且材料的结构对称性越差,跃迁戒律打破地越彻底,荧光发射越强。     

含纳米晶颗粒的Yb3+/Er3+共掺透明碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质研究

在组成为15Li2O-15Nb2O5-70TeO2-0.1Er2O3-0.4Yb2O3（%, 摩尔分数）的碲酸盐玻璃基础上, 采用两步热处理法制备了透明的含纳米晶颗粒碲酸盐玻璃陶瓷. 通过X射线衍射（XRD）测试表明, 玻璃陶瓷中的晶体颗粒组成为Yb6Te5O19.2或Er6Te5O19.2, 晶粒尺寸约为55 nm. 根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中的光谱参数Ωt（t＝2, 4, 6）以及Er^3＋：4I15/2→4I13/2跃迁自发辐射几率, 根据McCumber理论计算了Er^3＋：4I13/2→4I15/2跃迁的发射截面. 测试了基质玻璃和玻璃陶瓷的拉曼光谱, 对比研究了铒离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中1.5 μm处荧光和上转换光谱特性.     

Er~(3+)掺杂硼硅酸盐玻璃的近红外发射特性研究

利用高温熔融法合成了掺Er3+硼硅酸盐玻璃。测量了样品的吸收光谱,由J-O理论得到了强度参数Ωλ(λ=2,4,6)及一些相关参数。用970nm光激发测量了10～300K之间的近红外发射光谱。利用McCumber理论拟合得到了1.53μm发射的受激发射截面,并与测量得到的发射光谱线形符合较好。由受激发射截面和发射光谱得到的半高全宽分别为59和56nm。利用能级简化模型讨论了样品的红外变温发射光谱,提出了增大1.53μm发射带宽的途径。