荧光俘获效应对Er3+/Yb3+共掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺杂浓度相同而厚度不同的Er^3 ／Yb^3 共掺杂碲钨酸盐玻璃样品,测量了样品的吸收光谱和970nmLD激发下的Er^3 离子1．5um发射的荧光光谱和荧光寿命,计算了Er^3 离子的发射截面,研究了荧光俘获效应对Er^3 离子1．5um发射的光谱性能的影响。结果表明,样品中Er^3 离子存在很强的荧光俘获效应,且荧光俘获效应随样品厚度的增加而增强。荧光俘获效应使测得的荧光寿命比计算的自发辐射寿命要长,随样品厚度的增加,Er^3 离子1．5um发射的荧光寿命增加;其荧光有效线宽△λeff与次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa/Ⅰp也增加,且△λeff与Ⅰa／Ⅰp存在很好的线性关系。首次提出采用Er^3 1．5um波段荧光谱的次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa／Ⅰp与从McCumber理论计算得到的次峰值发射截面和主峰值发射截面的比值(σea／σep)的差值或比值来判断基质中Er^3 1．5um波段荧光俘获效应强弱的方法。     

掺铒铋酸盐玻璃光谱性质的组分依赖性研究

通过测试掺铒铋酸盐玻璃43Bi2O3-xB2O3-（57-x）SiO2（x=10，20，30，40，50mol％）中Er^3＋离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及荧光强度，结合Judd—Ofelt和McCumber理论，对玻璃中Er^3＋离子光谱性质随玻璃组分的依赖关系进行了系统研究．研究结果显示，掺铒铋酸盐玻璃具有较其它玻璃优异的光谱性质．随着玻璃中组分B2O3含量的增加，强度参量Ω6、荧光半高宽和能级^4I15／2→^4I13/2间自发辐射跃迁几率相应增加，而荧光寿命、荧光强度和受激发射峰值截面相应减小，带宽品质因子（σe^pcak×FWHM）在组分B2O3含量30mol％时达到最大．     

掺Tm~(3+)氟锆酸盐玻璃2μm发光特性

研究了Tm3+掺杂氟锆酸盐玻璃的2μm发光特性。通过吸收光谱,运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算了J-O强度参量tΩ(t=2,4,6)以及Tm3+离子在玻璃中的自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射跃迁寿命等光谱参数。采用808 nm激光二极管(LD)抽运,获得了Tm3+离子在氟锆酸盐玻璃中的近2μm发射光谱。Tm3+离子在玻璃中的3F4→3H6跃迁峰值波长位于1.82μm处。研究表明,随着Tm3+离子浓度的增加,Tm3+离子之间发生明显的交叉弛豫过程(3H4→3F4,3F4→3H6),从而使得1.82μm处荧光强度明显增强,但当掺杂浓度进一步增加达到一定程度后,基于三能级稀土离子的浓度猝灭效应,该荧光强度明显降低。研究计算了氟锆酸盐玻璃中Tm3+…3F4→3H6跃迁对应的受激发射截面,结果表明,受激发射截面受Tm3+掺杂浓度的影响不大。     

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。     

掺Tm3+有机-无机复合材料的合成及光谱参数计算

以正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷为前驱体,应用溶胶-凝胶技术,合成了Tm3+离子掺杂的有机-无机复合材料。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3+离子的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比及辐射寿命等光谱参量。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8μm)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浓度等参数获得了Tm3+离子在凝胶玻璃中的增益截面函数。与其它玻璃掺杂基质比较可知,Tm3+掺杂的有机改良硅酸盐玻璃在～1.8μm和～2.0μm波段的中红外激光中有潜在的应用前景。     

掺铒碲-钨-钠玻璃基质的光谱性质研究

制备了用于离子交换法制备光波导器件的掺铒碲-钨-钠玻璃基质。应用扎得-奥菲而特(Judd—Ofelt)理论计算了玻璃样品的三个强度参量,由强度参量计算了Er^3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量;应用麦克库玻(McCumber)理论,计算了Er^3 离子在1．5μm的受激发射截面,荧光测试发现Er^3 离子的荧光半峰全宽可达65nm。比较了Er^3 离子在不同玻璃基质中的光谱特性。结果表明,Er^3 离子在碲-钨-钠玻璃中具有较高的受激发射截面和较宽的荧光半峰全宽,可以用于宽带光波导器件的制备。     

Ga2O3组分对Tm 3+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Ga203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4t001%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.     

Tm~(3+)掺杂锗碲酸盐玻璃的近2μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂浓度为0.25,0.5,0.75,1,1.25,1.5 mol%的40 Ge O2-35Te O2-15Pb O-5Al2O3-2.5Ca O-2.5Sr O锗碲酸盐玻璃.热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446℃,没有析晶峰.玻璃的最大声子能量约为750 cm-1.利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+的Judd-Ofelt参数Ωt(t=2,4,6)、不同浓度下Tm3+离子各激发态能级的自发辐射概率、荧光分支比以及辐射寿命等参数.采用808 nm波长抽运源测试了Tm3+离子的荧光光谱.发现掺杂浓度为1 mol%时约1.8μm处的荧光强度最强.根据Mc Cumber理论计算了3F4→3H6的发射截面,其峰值发射截面为6.5×10-21cm2.根据速率方程计算了玻璃中OH引起的Tm3+的3F4能级的无辐射弛豫速率,随着Tm3+浓度增加,OH对3F4能级的猝灭速率增加.这种玻璃有望研制成一种新型的约2μm的激光玻璃材料.     

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-O.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,受激发射截面也是先增加后减小,而Ω2的变化则相反.由McCumber理论计算了掺铒碲钨酸盐玻璃在1.5μm的受激发射截面,其最大受激发射截面为0.96×10-21 cm2,Er3 的4I13/2→4I15/12的跃迁发射荧光光谱的最大荧光半高宽为82 nm.同时,实验发现,在976 nm抽运下,掺铒碲酸盐玻璃存在较强的荧光上转换现象,随WO3含量的增加,上转换荧光强度呈降低的趋势.     

掺Er^3＋离子Sr3Y2（BO3）4晶体光谱性能的研究

研究了提拉法生长的掺Er^3＋的Sr3Y2（BO3）4晶体的吸收光谱和荧光光谱。应用J—O理论分析并计算了光谱参数,得到唯象参数Ω2、Ω4和Ω6分别为11．90×10^-20cm^2、3．44×10^-20cm^2和1．92×10^-20cm^2。在Er^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体中,Er^3＋在1533nm波长的发射截面为1．00×10^-20cm^2,^4I13／2→^I15／2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0．58ms和4．10ms,良好的光谱性能表明Er^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体可能成为潜在的1．55μm波段的一种激光材料。     

Yb3+/Er3+-Codoped Tungsten-Tellurite Glasses for Broadband Optical Amplifier

Emission spectra and fluorescence lifetime of Er3+ in Yb3+/Er3+-codoped tungsten-tellurite glasses were measured. Effects of Yb3+ concentration on 1.5μm emission intensity and bandwidth of Er3+ were investigated and a FWHM of 81nm was demonstrated.     

Mixed heavy metal effect on emission properties of Er~(3+)-doped borosilicate glasses

Er3+-doped heavy metal borosilicate glasses were prepared using conventional melting and quenching method. The emission spectra of 4I13/2 → 4I15/2 transition were observed upon excitation at 974 nm and the lifetime of 4I13/2 level of Er3+ was measured. Based on these data, the fluorescence properties of Er3+ are investigated on the emission and gain characteristics at the 1.5 μm bands. In particular, the effect of relative heavy metal content on fluorescence properties is discussed.     

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。     

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     

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     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺铋硼酸盐玻璃的研究

用高温熔融法制备了Er^3 单掺和Er^3 /Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品，测量了上述玻璃样品的吸收光谱，荧光光谱，荧光寿命以及红外透过率。对高浓度掺杂Er^3 的铋硼酸盐玻璃中的浓度猝灭现象作出了解释。分析了Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品中Yb^3 离子对Er^3 离子的敏化过程。研究发现Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃在1．5～1．6μm波段有宽达81nm的荧光半峰全宽。实验还发现在熔制过程中通入氧气对其荧光寿命和红外透过率都有明显的提高。由于该玻璃材料表现出较好的物化性能。因此该材料可望成为宽带光纤放大器的适宜的基质材料。     

Spectroscopic properties in Er³⁺/Yb³⁺ Co-doped fluorophosphate glass

Using the technique of high-temperature melting, a new Er 3+ /Yb 3+ co-doped fluorophosphate glass was prepared. The absorption and fluorescence spectra were investigated in depth. The effect of Er 3+ and Yb 3+ concentration on the spectroscopic properties of the glass sample was also discussed. According to the Judd–Ofelt theory, the oscillator strength was computed. The lifetime of 4 I 13/2 level (τ m ) of Er 3+ ions was 8.23 ms, and the full width at half maximum of the dominating emission peak was 68 nm at 1.53 μm. The large stimulated emission cross section of the Er 3+ was calculated by the McCumber theory. The spectroscopic properties of Er 3+ ion were compared with those in different glasses. The full width at half maximum and σ e are larger than those of other glass hosts, indicating this studied glass may be a potentially useful candidate for high-gain erbium-doped fiber amplifier.     

铒镱共掺锂硅酸盐玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+∶Yb3+共掺的锂硅酸盐玻璃,在室温下,用976 nm半导体激光器泵浦该掺铒玻璃,在1550nm波段实现强的荧光发射,中心波长为1.5399μm,荧光半宽高为57.4nm.研究结果表明,锂硅酸盐玻璃系统能接受非常高的Er3+、Yb3+掺杂率,有较宽的荧光线宽,且具有良好的化学稳定性和热稳定性,是光纤放大器用理想的候选材料.