新型激光晶体α-Nd∶Ba3Y(BO3)3光谱性能研究

研究了高温相掺钕硼酸钇钡α-Nd∶Ba3Y(BO3)3(α-NBYB)晶体的光谱特性. Α-NBYB晶体具有R3空间群结构. 吸收光谱表明: 该晶体在808 nm左右有比较强的吸收峰, 其对应于4I9/2→4F5/2,2H9/2的能级跃迁, 半峰宽(FWHM)15 nm, 相应的吸收截面为1.56×10-20 cm2, 荧光光谱表明: 4F3/2→4I11/2能级跃迁有很强的荧光发射, 其发射波长为1.058 μm, 相应的荧光寿命为70 μs, 发射跃迁截面为1.82×10-19 cm2, 并用J-O理论计算了该晶体的振子强度参数: Ω2=1.43×10-20, Ω4=2.08×10-20, Ω6=2.45×10-20 cm2.     

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。     

掺钕钒酸钆晶体的光谱特征

掺钕钒酸钆(Nd∶GdVO4)是性能优良的新型激光晶体,晶体在808nm处的吸收截面σabs=3.261×10-19cm2,在1064nm处的发射截面σem=9.283×10-20cm2,热导率与YAG相近,适合于LD泵浦,可用于研制全固化、低阈值、高效激光器。本文详细测定了其室温吸收光谱和荧光光谱,给出了Stark能级分裂数值。由于次近邻原子电负性较小,4I9 2→2P1 2谱线红移加大。晶体结构对超灵敏跃迁的影响大于非超灵敏跃迁。在0.91μm处有较强的荧光发射。     

掺铒TeO2-WO3玻璃光谱性能

研究了掺铒TeO2-WO3玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质.根据吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算得到了3个强度参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=5.38×10-20cm2,Ω4=1.78×10-20 cm2,Ω6=0.75×10-20cm2.Er3 离子在TeO2-WO3玻璃中的Ω6小于磷酸盐、氟磷酸盐中的Ω6,而大于锗酸盐、硅酸盐和碲酸盐玻璃中的Ω6,说明Er-O键在TeO2-WO3玻璃中的共价性大于磷酸盐、氟磷酸盐中Er-O键的共价性而小于锗酸盐、硅酸盐和碲酸盐玻璃中Er-O键的共价性.4I13/2→4I15/2荧光光谱表明Er3 的荧光半高宽(FWHM)为66 nm,荧光寿命为3.2 ms;应用McCumber理论计算了Er3 的峰值发射截面σe为8.0×10-21cm2.对Er3 在不同基质玻璃中光谱参数比较发现,TeO2-WO3玻璃的FWHM×σe乘积较大,说明其带宽特性较好.     

Cr^4＋，Nd3＋共掺的钆镓石榴石（Cr，Nd：GGG）的光谱性能与光谱参数的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr^4 ，Nd^3 :GGG)晶体，研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质，以及晶体中Cr离子浓度对Nd离子光谱性质的影响。应用Judd—ofelt理论计算了强度参数Ωt(t=2，4，6)，自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射辱命等光谱参数。应用McCumber理论计算^4F3/2→^4I11/2能级跃迁的受激发射截面。结果表明：Cr^3 在300～900nm之间较强地增加了吸收截面，尤其是伴随Cr^3 →Nd^3 有效的能量转移。Cr^4 在1．06μm附近的吸收减弱了Nd离子的发射截面。     

Yb~(3+)∶KY(WO_4)_2晶体生长与光谱性能

采用泡生法生长Yb∶KYW晶体,通过XRD分析确认所生长的晶体为-βYb∶KYW。TG-DTA测量结果表明,晶体的熔点为1045℃,相变温度为1010℃。测得晶体红外光谱和拉曼光谱,对其峰值所属振动的归属进行了指认,并测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Yb∶KYW晶体在940,980 nm附近有很强的吸收峰,主峰980 nm处的吸收截面积为1.34×10-19cm2;该晶体在990,1010,1030 nm附近都有较强的荧光发射峰,其中最强发射峰1030 nm的发射线宽高达16 nm,有望作为可调谐激光器的增益介质。计算得其1030 nm受激发射截面积为3.1×10-20cm2。     

Yb3+:KY(WO4)2晶体生长与光谱性能

采用泡生法生长YbKYW晶体, 通过XRD分析确认所生长的晶体为β-YbKYW. TG-DTA测量结果表明, 晶体的熔点为1045 ℃, 相变温度为1010 ℃. 测得晶体红外光谱和拉曼光谱, 对其峰值所属振动的归属进行了指认, 并测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱. 结果表明, YbKYW晶体在940, 980 nm附近有很强的吸收峰, 主峰980 nm处的吸收截面积为1.34×10-19 cm2;该晶体在990, 1010, 1030 nm附近都有较强的荧光发射峰, 其中最强发射峰1030 nm的发射线宽高达16 nm, 有望作为可调谐激光器的增益介质. 计算得其1030 nm受激发射截面积为3.1×10-20 cm2.     

Ho3+,Yb3+双掺KGd(WO4)2激光晶体的光谱性能

钨酸钆钾是一种新型的激光基质材料.以Yb3 作为Ho3 的敏化剂,采用顶部籽晶提拉法生长出了单斜晶系的HoYbKGW晶体.测试了晶体的红外光谱和拉曼光谱,并对出现的峰值进行了振动归属.分析了晶体的吸收光谱,计算了相应的光谱参数.从荧光光谱可以看出,在1022 nm附近,Yb3 发射主峰的发射线宽达14 nm,对应的是Yb3 的2F5/2和2 F7/2的最低能态之间的跃迁;Ho3 在1985 nm处的荧光发射峰半高宽为45 nm左右,发射截面积为σemp=1.79×10-20cm2.测试了晶体的上转换荧光谱,得到了较强的上转换红光,并分析了相应的上转换机制.     

Tm∶K2YF5晶体的光谱参量计算

测量了Tm∶K2YF5晶体的吸收光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Tm3 在K2YF5中的强度参数:Ω2=5.02×10-20cm2,Ω4=3.40×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2,以及Tm3 激发能级的自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,荧光寿命τ和积分发射截面∑等光谱参量。     

Tm:K2YF5晶体的光谱参量计算

测量了Tm:K2YF5晶体的吸收光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在K2YF5中的强度参数:Ω2=5.02×10-20cm2,Ω4=3.40×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2,以及Tm3+激发能级的自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,荧光寿命τ和积分发射截面∑等光谱参量.     

Cr4+, Nd3+共掺的钆镓石榴石(Cr, Nd∶GGG)的光谱性能与光谱参数的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+, Nd3+∶GGG)晶体, 研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质, 以及晶体中Cr离子浓度对Nd离子光谱性质的影响. 应用Judd-ofelt理论计算了强度参数Ωt (t=2, 4, 6), 自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数. 应用McCumber理论计算了4F3/2→4I11/2能级跃迁的受激发射截面. 结果表明 Cr3+在300～900 nm之间较强地增加了吸收截面, 尤其是伴随Cr3+→Nd3+有效的能量转移. Cr4+在1.06 μm附近的吸收减弱了Nd离子的发射截面.     

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.     

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.     

4-羟基吡啶-2,6-二甲酸铽配合物的制备及其晶体结构

以丙酮和草酸二乙酯为原料 ,经过 3步反应合成了 4 羟基吡啶 2 ,6 二甲酸 (HDPA)。HDPA与硝酸铽在水溶液中反应 ,得到标题配合物 ;用X射线衍射法确定其晶体结构 ,分子式为Na3Tb(HDPA) 3·9H2 O ,属三斜晶系P 1空间群 ;晶胞参数 :a =1.10 3 9(5 )nm ,b =1.2 3 83(3 )nm ,c =1.42 5 3 (8)nm ,α =96.10° ,β =10 9.14°,γ =92 .810 (10 )° ,V =1.82 2 9(14 )nm3;Z =2 ;Dc=1.64 4g·cm- 3;μ =2 0 2 1mm- 1 ,R =0 .0 3 74,wR =0 .0 994。配合物较相应配位体吸收带变宽 (2 10～ 3 40nm) ,吸收峰位置出现明显红移 ,而且摩尔吸光系数都有所增加。 4 羟基吡啶 2 ,6 二甲酸铽配合物有很强的黄绿色特征荧光 ,荧光峰 491,5 43 ,5 82 ,62 0nm分别属于 5D4 →7F6 ,5D4 →7F5,5D4 →7F4 ,5D4 →7F3,发射带中最强的是 5D4 →7F5。     

水热法合成YLiF4∶Er3+的上转换发光

用水热法合成了YLiF4∶Er3+,Er3+浓度变化范围为 0%～5%.在室温下,测试了所有样品在200～1200 nm间的吸收光谱.当 Er3+浓度为2%(Er-2样品)时,由吸收光谱计算得到的J-O参数为Ω2=1.05×10-20 cm2,Ω4=1.25×10-20 cm2和Ω6=1.35×10-20 cm2.在980 nm激发下,测试了所有样品的上转换发光光谱,发光强度随Er3+ 浓度增加而增长.当Er3+ 浓度小于1.5%,激发态吸收是主要的上转换发光机制.当Er3+ 浓度高于1.5%时,上转换机制包括激发态吸收和能量传递.在室温下,Er-2样品的能级2H11/2的寿命是205 μs,4S3/2的是205 μs,4F9/2是188 μs.根据实验数据和计算所得的跃迁几率,计算了4S3/2能级和4F9/2能级的量子效率,分别是27.9%和10.7%,表明两者都具有很高的量子效率.     

Tm，Ho∶BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+,Ho3+∶BaY2F8,简称Tm,Ho∶BYF]激光晶体。工艺参数:拉速0.5 mm.h-1,转速5 r.min-1,冷却速率10℃.h-1。XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/m1。计算出晶格参数:a=0.69973 nm,b=1.05293 nm,c=0.427 84 nm,β=99.71°。测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44×10-21 cm2。该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3H4的跃迁。Tm,Ho∶BYF晶体在2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96×10-21 cm2,10.1 ms。Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4。     

LiYF_4:Nd~(3+)激光晶体的光谱和强度参数

本文报告了在室温下,LiYF_1:Nd~(3+)晶体在较宽波段内(200～2500nm)不同轴向的吸收光谱,测定了Nd~(3+4)F_(3/2)-~1I_J跃迁在不同轴向的荧光光谱。根据Judd Ofelt理论,计算了LiYF_4激光晶体中Nd~(3+)的唯象参数Ω_2、Ω_4、Ω_6分别为1.22、2.71、5.48(10~(-20)cm~2),均方偏差为3.2×10~(-7)。用这些值计算了该晶体中Nd~(3+)的幅射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命、~4F_(3/2)-~4I_(11/2)跃迁的辐射量子效率与受激发射截面。寿命的计算值与实验值符合。     

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。     

ZrO2∶Tb3+纳米晶的离子交换法制备及其发光特性

以强碱性阴离子交换树脂为交换介质,采用离子交换法制备了稀土Tb3+离子掺杂的ZrO2:Tb3+纳米晶.通过XRD,TG-DSC,TEM,HRTEM等手段分析了样品制备过程的物相变化及晶粒形貌,用荧光光度计研究了样品的三维荧光光谱、激发光谱和发射光谱.结果表明:前驱沉淀物经800℃焙烧处理2 h,制备出近方型形貌,颗粒分散性好、尺寸约为40 nm的四方相ZrO2:Tb3+纳米晶.当焙烧温度升高到900℃以上时样品出现了少量单斜晶相,而经800℃焙烧处理的纯Zr02是以四方相和单斜相同时存在.说明稀土Tb3+离子的掺杂对ZrO2基质的四方晶相起到稳定作用.由ZrO2:Tb3+)的等角三维荧光光谱图显示Tb3+在ZrO2基质中的最佳激发波长为290 nm:在290 nm波长光的激发下观察到纳米ZrO2中Tb3+的发射峰位于491,545,582 nm分别对应于Tb3+的5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F4能级跃迁,以491,545nm的发射峰最强,其中经800℃焙烧处理的样品其5D4→7F6跃迁发射与5D4→7F5跃迁发射强度几乎相同,说明该法制备的纳米ZrO2:Tb3+中5D4→7F6跃迁发射增强,使Tb3+发光的蓝色成分增加了.     

Er3+:KLa(WO4)2晶体的生长与光谱性质

采用提拉法生长出尺寸为φ25mm×40mm的透明Er^3＋：KLa（WO4）2（简称Er：KLW）晶体，并确定了较佳的生长工艺。X射线粉末衍射分析结果表明该晶体为四方晶系白钨矿结构（I41／a空间群），晶格常数为a=b=0．5444（3）nm，c=1．2120（6）nm。测量了Er：KLW晶体的拉曼谱，发现了380，450和808cm^-1等钨酸根的特征振动峰。测量了晶体的吸收光谱，应用J-O理论计算了晶体中Er^3＋离子的强度参量（Ω2，Ω4，Ω6）；荧光光谱测量结果表明该晶体在1529nm附近有很强的荧光发射峰，利于产生受激辐射。