Pb~(2+)掺杂导致的CaF_2中Yb~(3+)离子三聚体合作发光猝灭

利用978 nm近红外光激发样品Ca F2∶Pb2+,Yb3+,在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0"1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明:在这个材料体系中,Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高,Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏,导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏,从而引起合作荧光猝灭,并对在Ca F2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Pr3+,Yb3+共掺YPO4下转换材料的制备及其转光效率

采用固相反应法制备了Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄下转换发光粉体,并在450 nm光激发条件下,研究了Yb³⁺不同摩尔分数(0%,1%,2%,4%,20%,30%)对转光效率的影响。结果表明:不同Yb³⁺浓度的样品,其荧光峰强度不同,这可能是由于Pr³⁺-Yb³⁺之间Yb³⁺浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光,其能量传递过程为:Pr³⁺:³P₀→Yb³⁺:²F_5/2+²F_5/2。荧光光谱测试结果表明,Yb³⁺的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。     

Yb3+掺杂浓度对Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。     

High-power tunable diode-pumped Yb3+:CaF2 laser

Results of diode-pumped cw laser operation of an Yb3+:CaF2 single crystal are reported for what is to our knowledge the first time. With a 5-at.% Yb3+ -doped sample we obtained 5.8-W output power at 1053 nm for 15 W of incident power at 980 nm. The laser wavelength could be tuned from 1018 to 1072 nm, and a small-signal gain as high as 1.8 was achieved, showing the great potential of Yb3+:CaF2 as an amplifier medium for femtosecond pulses.     

Yb：YAG晶体中的荧光浓度猝灭现象

在Ｙｂ：ＹＡＧ晶体中发现浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究,指出退火前晶体的荧光浓度猝灭现象主要由Ｙｂ＾２＋、色心和由此产生的晶格畸变所致高掺杂浓度时痕量稀土杂质离子的存在也将导致浓度猝灭,确定了Ｙｂ：ＹＡＧ晶体中Ｙｂ＾３＋的理想掺杂浓度。     

下转换材料β-NaYF4:Tb3+,Yb3+的水热法合成和发光性质研究

利用水热法合成了粉末发光材NaYF4:Tb3+,Yb3+分别用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)测试了合成材料的物相结构和发光性质.研究结果表明:合成的NaYF4:Tb3+,Yb3+抖材料为六方相的品体,无立方相的.改变Tb3+和Yb3+的掺杂浓度后品格结构没有变化,说明离子Tb3+和Yb3+取...     

Electronic mechanism for refractive-index changes in intensively pumped Yb:YAG laser crystals

Refractive-index changes accompanying changes in population of electronic levels of Yb3+ ions in a Yb:YAG laser disk under intense diode and laser pumping have been studied by use of both a highly sensitive polarization interferometer and transient grating testing at 633 nm. The electronic change of the index that is due to excitation of the Yb3+ ions (which have different polarizability of ground state 2F7/2 and excited level 2F5/2) is strongly predominant over the thermal component. The polarizability differences are deltap (1.9 +/- 0.8) x 10(-26) and (1.95 +/- 0.25) x 10(-26) cm3 as measured at 633 nm in interferometric and transient grating experiments, respectively.     

Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的上转换白光发射及其机理研究

采用高温熔融法分别制备了Yb3+/Ho3+,Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的碲酸盐玻璃。在980nm红外激光激发下,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的玻璃样品显示了强的蓝光、绿光和红光发射,分别对应于Tm3+的1 G4→3 H6跃迁、Ho3+的5 F4(5 S2)→5I 8跃迁以及Ho3+的5 F5→5I 8和Tm3+的1 G4→3 F4跃迁。通过对比发现,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品中的红、绿光积分发射强度比值(3.95)明显大于Yb3+/Ho3+共掺样品(1.69),这是由于Ho3+和Tm3+间存在交叉弛豫过程3 H4(Tm3+)+5I 6(Ho3+)→3 F4(Tm3+)+5 F5(Ho3+)和3 F4(Tm3+)+5I 8(Ho3+)→3 H6(Tm3+)+5I 7(Ho3+)所致。在激发功率密度为8.2 W.cm-2时,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品的上转换发光色坐标值为x=0.345,y=0.338,非常接近于等能白光(x=0.333,y=0.333)。     

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。     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

Tm3+/Yb3+共掺杂玻璃和玻璃陶瓷中蓝色 上转换发光中的能量传递过程

利用高温固相法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,在980 nm的激光激发下,样品发射出明亮的蓝色上转换荧光。通过对玻璃和玻璃陶瓷样品的对比,发现Tm³⁺离子和Yb³⁺离子之间存在着Tm³⁺(³H₄)→Yb³⁺(²F_5/2)的反向能量传输通道,并且与晶场有较强的依赖关系。分析了在玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光过程,随着敏化剂Yb³⁺浓度的增加,在玻璃中正向和反向能量传递的竞争作用使得Tm³⁺离子在Yb³⁺离子的最佳浓度时上转换发光最强;而在玻璃陶瓷中, Tm³⁺离子的上转换发光始终随着Yb³⁺离子的浓度增加而增强。     

Spectra and lasing properties of Er~(3+),Yb~(3+):phosphate glasses

The effects of Al_2O_3, Yb_2O_3, Er_2O_3 and OH~- on spectral properties of P_2O_5.Na_2O.SrO.Al_2O_3.Yb_2O_3.Er_2O_3 erbium phosphate glass were studied. 5, 8, and 13 mol% Al_2O_3, 4, 5, 6, 7 and 8 mol% Yb_2O_3 and0.05, 0.2, and 0.4 mol% Er_2O_3 were used. It was found that Al_2O_3 can improve fluorescent lifetime ofEr~(3+)ions, but the integrated absorption cross section of Er~(3+)ions decreases with the increase of Al_2O_3concentration. Evaluating from energy transfer efficiency of Yb~(3+)to Er~(3+)and spectral parameters ofYb~(3+)and Er~(3+),we conclude that 6 mol% Yb_2O_3 and 0.4 mol% Er_2O_3 are needed for LD pumped     

Synthesis and Spectroscopic Properties of GdAl3(BO3)4 Poly-crystals Codoped with Yb3+ and Eu3+

GdAl3(BO3)4 polycrystals co-doped with Yb3+ and Eu3+ has been synthesised by combustion method with urea. Upon the excitation at 465 nm (Eu3+/7F6-->5D2 transition), emission bands centered at 590, 613, 697 and 702 nm in the wavelength region of 550-750 nm have clearly been observed, assigned to the electronic transitions of 5D0-->7FJ (J=1, 2, 4 and 5) of Eu3+ ions, respectively. Meanwhile, an intense emission centred at 980 nm along with a shoulder at 1,040 nm has also been observed by exploiting a cross-relaxation process between the transitions of Eu3+/5D0-->7F6 and Yb3+/2F7/2-->2F5/2. On the contrary, an intense red up-conversion emission centred at 613 nm originated from the 5D0-->7F2 transition of Eu3+ has been observed upon excitation with 980 nm laser diode. The quadratic dependence of the red up-conversion intensity on the pump-laser power reveals a cooperative energy transfer mechanism from a pair of Yb3+ ions to one Eu3+ ion.     

Ce~(3+)-Yb~(3+)共掺YAG荧光粉量子剪裁发光的浓度及温度特性

采用高温固相法制备了不同掺杂浓度的YAG∶1%Ce~(3+),x%Yb~(3+)(x=5,10,15,20,25)系列荧光粉。在450 nm蓝光激发下,测试了样品的发射光谱,得到了中心波长在550 nm的可见宽带发射(Ce~(3+):5d→4f)和1 030 nm的近红外发射(Yb~(3+):2F_(5/2)→2F_(7/2))。可见和近红外发射强度随Yb~(3+)掺杂浓度的变化表明Ce~(3+)到Yb~(3+)存在能量传递过程,并得到Yb~(3+)的猝灭浓度为15%。在低温条件下(80~300 K)测试YAG∶1%Ce~(3+),15%Yb~(3+)样品的发射光谱和拉曼光谱,通过对其量子剪裁发光温度特性的分析,描述了基质声子在Ce~(3+)到Yb~(3+)的能量传递过程中起到的重要作用。     

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.     

基于气炼法Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃制备及光谱特性的研究

提出利用气炼法制备Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃,通过增加辅助加热装置来控制Yb~(3+)和Yb~(2+)离子间的转化过程,并对不同条件下制备的Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃的吸收特性和发射特性进行了研究。由于Yb2+离子的4f~(14)→4f~(13) 5d能级跃迁,经过辅助加热制备的Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃有着更强的吸收强度和更多的吸收峰,并且其吸收光谱的尾部向更长波长延伸,同时也可观察到Yb~(3+)离子典型的吸收特性。经过辅助加热制备的Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃的主发射峰位于530 nm左右,经色作标换算得到所制备玻璃的色坐标为(0.332 2,0.476 7),落在白光区域。研究结果表明,所制备的Yb~(2+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃是一种白光LED的潜在材料。     

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂ZnO粉末的上转换发光特性

采用高温氧化法制备了Er3 /Yb3 共掺杂ZnO粉。通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了成分和组织结构分析,发现样品主要由ZnO和YbF3组成。在ZnO中测量到少量Er3 和Yb3 ,而YbF3中无Er3 ,故发光主要是由ZnO产生的。在980nm半导体激光器的激发下,观察到由处于激发态能级4F9/2,4S3/2,2H11/2和2H9/2的Er3 离子向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为658,538,522和409nm的上转换发光。在488nmAr 激光器的激发下,观察到了较强的409nm的紫光,466和450nm的弱蓝光以及379nm的紫外光,分别对应于Er3 离子的2H9/2→4I15/2,2P3/2→4I11/2,4F3/2/4F5/2→4I15/2,4G11/2→4I15/2等跃迁。上转换发光强度随激发功率的变化关系表明,488nm激发下紫色上转换荧光为双光子过程,主要是通过Er3 /Yb3 离子间正向和反向的能量传递来实现的。     

Na2Ca6La2(PO4)6F2:Eu3+的荧光和结构的局部对称性

稀土Eu3+离子的荧光谱线的数目、位置和强度与其所处的周围环境对称性有明确的联系。为了测定La3+离子在Na2Ca6La2(PO4)6F2相中所处格位的对称性,合成样品时,适量掺杂Eu3+离子,得到Na2Ca6La2-x(PO4)6F2:Eux红色荧光体。研究此种发光体的荧光光谱性质,能够证实La3+在Na2Ca6La2(PO4)6F2中处于两种不同的对称格位(D3h和C6)。     

U：CaF2晶体的分凝特性与光谱性质

应用TGT法生长了直径为75mm的U：CaF2晶体，宏观上透明完整.应用公式K0=Cs/Cl计算了U在CaF2晶体中的分凝系数等于0.53.应用溶质分布一般公式Cs=K0C0(1-g)K0-1，计算U的浓度分布与测量值，数值符合说明晶体生长过程接近平衡状态.分析不同条件下生长的U: CaF2晶体的晶胞参数和吸收光谱，结果表明生长气氛决定U的价态及电荷补偿机理：无PbF2存在的条件下，U为+4价，晶体呈绿色；PbF2的加入起到氟化去氧作用，U倾向于以离子半径最接近于Ca2+的U3+存在，晶体呈红色.从晶体生长开始到结束的部位，U3+:CaF2晶体吸收光谱的峰位不变，峰强呈现与U浓度相同的增加趋势.U3+:CaF2晶体外层厚约5mm处呈黄色，含有U3+和U2+的混合价态离子，其原理是石墨坩埚的还原作用通过单质铅，使部分的U3+进一步还原成了U2+. 关键词： 铀 氟化钙晶体 分凝系数 晶胞参数