Er~(3+)∶YVO_4中Er~(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。     

Er3+:GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

对Er3+:GdVO4样品的光谱参数以及Er3+在晶场中能级的分裂情况进行了研究.首先对样品进行了吸收光谱的测量,接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+在GdVO4晶体中的强度参量Ωt,并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面.通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10-6的振子强度和大于10-18 cm的积分发射截面,并且具有较高的荧光分支比,特别是2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景,因此也更加值得关注.最后还利用群论讨论了Er3+离子在GdVO4晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的Jz混杂情况进行了分析.     

掺Tm钒酸钇的光学性能

钒酸钇(YVO4)晶体有高的激光损伤阈值和高的激光输出斜率效率,也有很好的机械性能和化学稳定性.从测量TmYVO4晶体的吸收谱入手,考虑该晶体的各向异性效应,拟合出Tm3+的光学强度参量,进一步得到了振子强度f,辐射跃迁速率A和积分发射截面Σ等光学参量.在350-2500nm范围内,YVO4晶体基质的吸收很小,而Tm3+在YVO4晶体中发光能力很强;特有的是蓝光1D2→3F4(约为454nm)跃迁有极大的振子强度(38×10-6)和积分发射截面(33×10-18cm),有利于实现短波长的激光输出.     

HoYb:YVO4的上转换发光研究

研究了960nm激光激发下HoYb双掺钒酸钇晶体HoYb:YVO4的直接上转换增敏发光,发现了Ho3+离子的上转换发光现象,HoYb:YVO4晶体的上转换发光是5F5→5I8最强,而5S2→5I8相对小了一个数量级,这是由于YVO4晶体既有很强的振子强度又有很大的多声子无辐射弛豫造成的. 关键词： 上转换发光 直接增敏(敏化) 钒酸钇YVO4晶体 Ho3+离子     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃中引入Ce3+,研究了Ce3+对Er3+1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随Ce3+浓度的增加Er3+1.5μm波段的荧光强度先增强后降低,优化的Ce3+掺杂浓度在2.07×1020/cm3左右;1.5μm波段的荧光寿命则随Ce3+浓度的增加有轻微降低,从3.4ms降到3.0ms,但Ce3+浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响;Er3+/Ce3+间的交叉弛豫Er3+(4I11/2+Ce3+(2F5/2→Er3+(4I13/2+Ce3+(2F7/2使玻璃的上转换发光强度大大降低,但在过高的Ce3+浓度下,Er3+/Ce3+间的另一交叉弛豫Er3+(4I13/2+Ge3+(2F5/2→Er3+(4I15/2+Ce3+(2F7/2则使Er3+4I13/2能级粒子数减少,导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.     

Cd3Al2Si3O12玻璃中Er3+的光学跃迁

根据Judd-Ofelt理论,利用镉铝硅酸盐玻璃中E,+的吸收光谱,计算了实验与理论振子强度,用最小二乘法拟合实验与理论振子强度得到了三个J-O强度参数Ω2,Ω4,Ω6.并由此计算了Er3+在不同能级之间的自发辐射系数A、辐射寿命ι、荧光分支比β以及积分发射截面∑.根据这些参数分析认为掺铒镉铝硅酸盐玻璃可能实现近红外激光输出.     

铒离子浓度对掺Er3+碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响

制备了四种不同铒离子掺杂浓度的碲酸盐玻璃,通过测定吸收光谱计算了吸收谱线的振子强度,根据Judd-Ofelt理论计算了不同浓度下Er3 离子发光光谱的强度参数Ωi(i=2,4,6),计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比等参数,讨论了Er3 离子浓度变化对以上这些参数的影响.测试了Er3 :4I13/2→4I15/2跃迁对应的荧光光谱和Er3 :4I13/2能级荧光寿命.最后应用McCumber理论计算了玻璃中Er3 :4I13/2→415/2跃迁对应的受激发射截面大小.结果表明:振子强度基本上随Er3 离子浓度的增大而增强;随着Er3 离子浓度的增加,自发辐射跃迁概率A基本呈现出递增的趋势,但荧光分支比β却只有很小的变化;Er3 :4I13/2→4I15/2的发射截面随Er3 离子浓度的增大而改变很小,有效线宽都在50 nm左右.     

Ho3+:FOG与Ho3+:FOV的光谱学参量计算

通过实验分别测得了掺杂Ho3+(0.5mol%)的氟氧化物玻璃(FOG)样品和掺杂Ho3+(0.5mol%)的氟氧化物玻璃陶瓷(FOV)样品的吸收光谱,根据Jubb-Ofelt理论拟合出两种材料强度三参量Ω2,4,6,并且分析了两种材料在强度参量上产生差异的可能原因。再由拟合得到的强度参量值计算出了各激发态之间的振子强度,自发辐射跃迁速率,荧光分支比和积分发射截面等光谱学参量,并且对两种材料的各参量进行了对比分析,Ho3+在FOV和在FOG中的振子强度相差不多,与在YAlO3中大致相同,比在钛酸铝氟化物玻璃(lead borale titanale aluminium fluoride,LBTAF)中稍强,比在LaF3和锆系氟化物玻璃(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF,ZBLAN)更强。通过分析计算得到的光谱学参量,可以发现有些跃迁,特别是5I 7→5I 8,5 F5→5I 8等,具有比较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18 cm),具备形成激光通道的条件,因此值得关注。总结了几个强发光能级在不同领域的应用前景。     

Yb3+,Er3+:YAG透明陶瓷的制备和1.5 μm波段光谱性能研究

采用固相法和真空烧结技术制备了5at%Yb3+,2at%Er3+:YAG透明陶瓷.在1760 ℃真空烧结30 h后, 陶瓷样品具有较高透过率.SEM观察表明制备的透明陶瓷在晶粒和晶界处无气孔、第二相的存在.样品的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明: Yb3+在940 nm波长处有具有较强的吸收系数.样品在1030 nm波长的荧光寿命仅为0.274 ms,以及在1.5 μm波段的荧光衰减寿命曲线中,初始的荧光强度呈上升趋势,这些表明了Yb,Er:YAG陶瓷中的Yb3+→Er3+离子间存在能量转移.利用Judd-Ofelt理论拟合出Er3+的强度参数Ωλ,计算出了各能级跃迁寿命和积分发射截面等参数. Er3+离子在1.5 μm波段的光谱参数(发射截面和荧光寿命)的理论结果与实验结果符合较好.比较了Yb,Er:YAG透明陶瓷各能级跃迁的光谱参数, 1.5 μm波段对应的4 I13/2→4 I15/2能级跃迁较其他能级跃迁具有较大的发射截面、荧光分支比和上能级寿命,证明了 Er,Yb:YAG 透明陶瓷实现在1.5 μm人眼安全波段激光输出的可行性.     

Yb3+敏化的Er3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究

用高温熔融法制备了系列Er3+/Yb3+共掺,Ho3+/Yb3+共掺,和Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃,在975 nm激光抽运下三种掺杂玻璃中都出现了较强的绿光和红光上转换.研究了Yb3+离子对Er3+和Ho3+离子上转换发光强度的影响以及Yb3+→Er3+,Yb3+→Ho3+能量传递效率.分析了碲酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Er3+,Ho3+上转换发光机理.当Er3+和Ho3+浓度较低时,Er3+/Yb3+/Ho3+三掺玻璃的上转换强度随着Yb3+离子浓度的增加而增强,出现的548 nm绿光和660 nm红光主要是由于Er3+:4S3/2→4I15/2,Ho3+:5F4(5S2)→5I8和Er3+:4F9/2→4I15/2,Ho3+:5F5→5I8跃迁共同作用的结果.Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃的上转换机理受Er3+/Yb3+之间,Ho3+/Yb3+之间,Er3+/Ho3+之间三者共同相互作用影响,Er3+/Ho3+离子间存在的交叉弛豫过程可增加Ho3+离子在可见光范围的上转换强度.     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂纳米晶CaWO_4的发光性质

利用共沉淀法制备了Er3+掺杂及Er3+/Yb3+共掺杂纳米晶CaWO4发光粉体,室温下观察到Er3+的下转换和上转换特征发射。研究了不同煅烧温度、不同掺杂浓度对Er3+离子特征发射的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,发射强度增强;掺杂浓度的改变,导致了Er3+的浓度猝灭现象,其适宜的掺杂原子数分数为0.6%。同时观测到O-W的电荷迁移态与稀土离子之间的能量传递现象,并给出了能量传递的模型。对Er3+的上转换研究观察到:在976nm激光激发下Yb3+对Er3+的上转换发射起到了很好的敏化作用,两个Yb3+同时将能量以共振方式传递给一个Er3+离子,Er3+、Yb3+共掺杂样品的绿光上转换过程展示了双光子过程。     

Er3+/Yb3+共掺LiNbO3晶体中Er3+的光谱特性分析

在室温下,测量了采用Czochralski方法生长的as-grown和经退火处理的Z切Er^3＋／Yb^3＋共掺同成分LiNbO3晶体的α偏振吸收光谱（300-1650nm）。运用Judd—Ofelt理论对该晶体中Er^3＋的光谱特性进行了分析。由所测得的吸收系数的积分计算得到了从基态到激发态的若干个主要的电子跃迁强度实验值。利用最小二乘法确定出Er^3＋／Yb^3＋共掺LiNbO3晶体中Er^3＋的Judd-Ofelt参数。进而确定了自发辐射概率,从激发态能级到其各个下能级的荧光分支比以及能级辐射寿命。此外,还讨论了Yb^3＋的共掺和退火处理对LiNbO3晶体中Er^3＋光谱特性的影响。     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Ed3+及Ed3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃,测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er3+在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数,分别为Ω2=(5.47-2.92)×10-20cm2,Ω4=(2.16-1.22)×10-20cm2,Ω6=(1.29-0.80)×10-20cm2.比较了Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃在980 nm附近的吸收截面和1.5μm的荧光发射光谱强度,Er3+/Yba+共掺铋酸盐玻璃的荧光光谱半高宽达到91 nm,比Er3+单掺铋酸盐玻璃大15 nm.用McCumber理论计算了Ed3+在1.5 μm的受激发射截面σe=1.00×10-20cm2.比较了Ed3+在不同基质中的光谱特性,结果表明铋酸盐玻璃更适合作为掺铒光纤放大器的基质材料.     

Er^3＋：YAG晶体Er^3＋离子的浓度对电磁感应光透明的影响

在一个三能级模型中展示了Er^3 :YAG晶体中的Er^3 浓度对电磁感应光透明（EIT）的影响。没有耦合场时,Er^3 离子浓度在15％左右时吸收达到最大;存在共振耦合场时,Er^3 离子浓度在3％左右时透射有一个最优值。     

Er3+-doped phosphor-tellurite glass for broadband short-length Er3+-doped fiber amplifier

ErS+-doped phosphor-tellurite glass for broadband short-length Er3+-doped fiber amplifier (EDFA) is fabricated and characterized. The differential value (△T) of onset crystalline temperature (Tx) and glass transition temperature (Ts) is 206°C.     

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。     

Upconversion mechanisms and thermal effects of Er3+ in Er3+ doped yttria nanocrystals

Efficient Er³⁺:Y₂O₃ phosphor is synthesized by the sol–gel method. Rate equations for Er³⁺ energy level populations are used to investigate pump power and temperature dependences of upconversion intensity as well as the fluorescence decay profiles. Excited state absorption cross section of Er^{3+ 4}I_13/2 of 6.8×10^?27 m² and cross relaxation rate of 6200 s^?1 are determined from comparison between theoretical predictions and experimental data. In addition, it is found that effect of temperature on the phonon-assistant absorption cannot be neglected. This work provides references for the prediction of the upconversion behavior in Er³⁺ singly doped matrix.     

915nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器

研究了一种混合掺铒/铒镱共掺光纤放大器,用掺铒光纤放大器作为输入信号的预放大器,用铒镱共掺双包层光纤放大器作为主放大器。掺铒光纤放大器采用20m长掺铒光纤作为增益介质,采用最大输出功率318mW的单模半导体激光器二极管作为泵浦源,预放大器获得的最大输出功率是113mW。铒镱共掺光纤放大器采用14m长铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用2个915nm多模半导体激光二极管作为泵浦源,在输入信号功率为10mW、信号波长1555nm时,混合光纤放大器获得了最大输出功率为32.04dBm,即1.6W,与此相应的混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%。     

Er3+单掺及Yb3+/Er3+双掺LaLiP4O12玻璃光谱性质研究

制备了Er3 +单掺杂及Yb3+/Er3+双掺杂四磷酸盐玻璃 ,测量了吸收光谱、荧光光谱 ,用McCumber理论计算Er3 +的发射截面 ,研究了其荧光特性、浓度猝灭及其机制、以及OH基对荧光强度和能量传递的影响 ,研究发现对四磷酸盐玻璃Yb3+的最佳浓度约为 1.82× 10 2 1ions/cm3,Er3+最佳浓度约为 0 .96× 10 2 0 ions/cm3。