磷酸盐、锗酸盐和碲酸盐玻璃中Ce3+、Tb3+、Er3+和Tm3+离子的发光和敏化作用的研究——Ⅱ.辐射跃迁、无辐射跃迁和能量转移

对不同玻璃基质中的Tb3+、Er3+和Tm3+离子的辐射跃迁和无辐射跃迁速率进行了计算和测量,并讨论了基质玻璃对跃迁特性的影响。研究了Ce3+对Er3+、Tm3+,Tb3+的敏化作用,得出Ce3+对Er3+离子的敏化作用是弱的,而Ce3+对Tm3+和Tb3+是较强的,并对敏化机理进行了讨论。     

Judd-Ofelt光谱分析理论

对Judd-Ofelt光谱分析理论(J-O理论)的发展和应用进行了综述。J-O理论用于分析固体中的稀土离子的吸收、发射光谱,可计算它们的跃迁几率、谱线强度、能级寿命、发射截面等。在J-O理论中考虑J混合后,可使理论和实验结果更好地吻合。采用改进的J-O理论,可较好地对Pr3+光谱进行分析。由TPM方法,可用非极化光透射光谱来分析各向异性晶体的光谱性质,并且对样品的加工无特殊定向要求。对于重叠吸收光谱带,拟合J-O参数时可以近似为一个带进行处理。利用荧光寿命也可对J-O参数进行计算。     

稀土掺杂固体发光材料的光谱分析

光谱分析是评价稀土发光材料光谱性质的主要依据,Judd-Ofelt(J-O)理论是光谱分析的基础。详述了采用J-O模型拟合三个强度参量和估算一些重要辐射参量的操作细节,讨论了相关公式的合理应用,总结了计算中误差的主要来源,并推荐了一种通过低温实验获得较可靠光谱参量的途径。建议采用透射光谱数据计算实验跃迁振子强度,吸收系数和吸收截面的计算应该扣除光反射、散射和基质本身吸收的影响,平均波数和平均波长的取值须考虑线形因子。并建议通过发射光谱的实测线形计算各波长的发射截面。由于J-O模型涉及许多近似和假设,计算结果误差较大,可能导致结果不可靠。通过分析指出,采用低温下测得的能级寿命和荧光分支比进行相关参量的估算可获得较可靠、较有意义的结果。     

稀土离子谱带强度的Judd-Ofelt理论的研究

本文对Judd-Ofelt光谱分析理论（J-O理论）的发展和应用进行了综述．J—O理论用于分析固体中的稀土离子的吸收、发射光谱，可计算它们的跃迁几率、谱线强度、能级寿命、发射截面等．     

YNbO_4粉末材料中Er~(3+)发光研究及其光谱性质J-O计算

为了研究Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YNb O4粉末材料上转换发光特性,采用J-O理论计算了该材料的光谱性质。根据吸收谱各吸收峰面积拟合出谱线强度参数,并根据谱线强度参数计算出理论振子强度和实验振子强度,得到两者均方差为δrms=3.916×10-7。计算了YNb O4粉末材料中Er~(3+)粒子的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命等参数,并计算得到了Er~(3+)离子从能级2H11/2、4S3/2和4F9/2到基态辐射跃迁的受激发射截面。研究结果表明YNb O4材料是一种优良的上转换基质材料。     

不同频率声子参与的氟玻璃中Ho3+离子的多声子弛豫

测量了掺Ho3+离子的氟玻璃的吸收光谱,激发光谱、发射光谱,10K～660K不同温度下的激发态寿命及氟玻璃的拉曼光谱.根据Judd-ofelt理论计算了辐射跃迁几率,进而计算了不同温度下的无辐射联迁几率.利用Huang-Rhys多声子跃迁理论分析了无辐射跃迁几率与温度的关系.在分析中考虑到不同频率声子的参与,并考虑到黄昆因子,得到与实验很好的符合.由理论和实验的拟合中估计了黄昆因子的大小,讨论了黄昆因子在无辐射跃迁中的作用.     

Er3+在氟氧化物玻璃陶瓷中的光谱性质

根据ErYb共掺氟氧化物玻璃陶瓷的吸收光谱，用Jubb-Ofelt理论计算了强度参量，产并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。     

Er3+-Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换绿光激发过程的研究

根据Er³⁺-Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃绿光上转换发光的能级结构和相关跃迁建立的速率方程模型,分析了Er³⁺的⁴S_3/2能级上升特性与⁴I_11/2能级和Yb³⁺的²F_5/2能级的关系.通过模型对实验观测的上升和衰减曲线的拟合,确定速率方程模型的相关参数,计算⁴S_3/2能级粒子数布居趋于稳定时能量传递粒子数与激发态吸收粒子数之比.进一步分析了Er³⁺-Yb³⁺共掺绿光上转换发光的动力学过程. 关键词： 速率方程模型 上转换 3+-Yb³⁺')" href="#">Er³⁺-Yb³⁺ 方波激发     

基于Stark展宽的TIG焊接电弧三维电子密度测量研究

焊接电弧三维电子密度的测量对于焊接质量控制具有重要意义,通过光谱仪采集电弧弦方向特征谱线轮廓,利用多项式拟合对径向采集数据进行降噪及平滑处理,通过Abel逆变换法重新构建径向光谱发射系数谱线轮廓,采用傅里叶变换从重建光谱轮廓中分离出Lorentz线形,获得Stark展宽,最终计算了TIG焊电弧等离子体电子密度的三维空间分布。     

激光诱导煤样等离子体的表征

以脉冲Nd·YAG激光器泵浦的光学参量发生/放大器输出为激发源,获得了一种家庭用煤样品的激光诱导等离子体(laser induced plasma,LIP)发射光谱。谱线线型呈洛伦兹线型,表明等离子体加宽以Stark展宽为主。利用发射谱线的Stark展宽和强度,通过测量等离子体不同位置的发射光谱,确定了等离子体温度和电子密度的空间分布,发现二者在垂直等离子体发光火焰方向相对火焰中心对称分布,沿发光火焰方向不具有对称分布的特点。发光火焰中心的等离子体温度和电子密度最大,且发光强度较大,因此利用光谱技术测量等离子体特征量时,宜采集火焰中心的发射光谱。样品中有些元素的发射谱线线型显示,等离子体中存在很强的自吸收现象,自吸收程度和激发波长及激光能量密切相关,激发波长接近谱线中心波长时,自吸收现象最明显;随激光能量的增加,发射光谱强度增加的同时,自吸收的程度也增大。把这些现象归因于原子跃迁概率的增大及激光强度增加引起的等离子体中粒子数密度的增大。自吸收现象导致实验观测到的发射谱线强度小于LIP的真实辐射强度,对等离子体进行测量时,应选取不存在自吸收现象的谱线,以便于提高测量准确度。     

掺Yb3+激光玻璃光谱特性研究

采用高温熔融工艺制备了Yb3 掺杂激光玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和发射光谱,计算了Yb3 的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命等参数.玻璃光谱曲线表明:吸收主峰位于975.35 nm,在900～962 nm范围内有一较为弥散的吸收次峰,中心波长为939.17nm;荧光主峰位于977.15 nm,荧光次峰位于997.42 m;随着样品厚度的增加,荧光次峰强度和荧光主峰强度在增大,荧光次峰波长和荧光主峰波长向长波方向移动;荧光有效线宽从34.64 nm增大到54.50 nm;荧光寿命由1.04 ms减小为1.00 ms.     

pr3+掺杂透明氟氧化物玻璃陶瓷的光谱特性

根据pr3+掺杂透明氟氧化物玻璃陶瓷(Pr(0.2)∶FOV)样品在室温下的吸收光谱,分别采用了标准和修正的Judd-Ofelt理论拟合出J-O强度三参量Mn.结果表明,此修正的J-O理论应用到Pr(0.2):FOV材料的跃迁强度计算中是合理的和必要的.并由此修正理论计算了各个激发态之间跃迁的振子强度、自发辐射速率、荧...     

Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末上转换发光特性

采用高温固相法,以50Nb_2O_5-40Y2O_3-2Nd2O_3-8Yb_2O_3的量比在1 300℃下制备Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_(rms)=1.618×10-7。计算了Nd~(3+)能级4F3/2→4IJ'(J'=15/2,13/2,11/2,9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%),对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长,为1.435 2 ms,适合作为上转换中间能级。在980 nm半导体激光器激发下,观测到波长为487,541,662 nm上转换发光,分别对应于Nd~(3+)的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2和4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合,得到吸收光子数目依次为2.06,1.99,2.15,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。     

利用电晕放电实验研究NO分子γ电子带系发射光谱

基于NO分子的双重态能级结构特性,利用分子光谱理论分析和计算了NO分子γ带系(A2Σ+→X2Πr)的发射光谱,并通过电晕放电实验光谱进行验证。理论上计算了NO高低能级的双重电子态的能级分布,同时利用r质心近似法求取了能级间跃迁的电偶极矩函数,并得到了不同振动、转动能级间的爱因斯坦跃迁概率,然后计算出不同振动温度和转动温度条件下谱线的强度分布。最后进行NO和N2混合气体的电晕放电实验,通过将实验发射光谱同理论计算结果进行对比分析,确定了NO分子的振动温度和转动温度。     

N2第二正带系发射光谱的理论计算及实验研究

本文利用分子光谱理论系统的计算和分析N₂第二正带系(C³∏_u→B³∏_g)的发射光谱, 以研究光谱强度的分布规律与不同温度条件和气体条件的关系. 基于N₂的三重态能级结构特性, 重点计算和讨论了发射光谱的概个重要参数: 通过求解高、低电子态的哈密顿矩阵得到了振转能级特性; 利用r质心近似法求取了能级间跃迁的电偶极矩函数和爱因斯坦跃迁概率; 进而计算了不同振动和转动温度条件下谱线的强度分布. 进行了N₂和Ar的混合放电实验, 利用实验光谱数据同理论结果进行拟合分析, 确定了N₂分子的振动温度和转动温度分别约为4300 K和800 K. 另外由于潘宁离化效应, N₂浓度减小时谱线强度呈现先增强后减弱的趋势. 实验结果很好的验证了N₂第二正带系光谱理论计算的正确性.     

Yb:YAG晶体的合作发光现象

研究了Yb：YAG晶体的合作发光现象。当用940nm的近红外光激发时,Yb:YAG晶体有明显的上转换蓝色发光。实验发现498 nm的蓝色发光强度与激发功率的平方成正比,而且Yb3+掺杂浓度越高,蓝色发光越强。分析表明这是Yb3+间强的相互作用导致的合作发光,是由于Yb3+在共价性的YAG基质中,它的4f13电子易于与近邻离子发生相互作用导致的。     

宽带光放大器用掺Er3+碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er^3 的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er^3 在玻璃中的吸收光谱和970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er^3 离子的J-O强度参量Ωt(t=2,4,6)和其1．5μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er^3 在TWZOF玻璃中具有较大的1．5μm发射截面,其峰值发射截面为0．86pm^2;同时,Er^3 在TWZOF玻璃中具有很大的1．5μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83nm之间;Er^3 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω4均增大;Er^3 离子1．5μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。     

稀土夹心双酞菁铽的荧光特性研究

利用稳态荧光光谱和时间分辨光谱方法研究了稀土夹心双酞菁铽衍生物(TbPcPc^*)氯仿溶液的荧光特性,分析了激发波长、溶液浓度对荧光特性的影响。TbPcPc^*氯仿溶液在707nm处有一强的荧光发射峰,它对应于电子从激发态S₁向基态S₀的跃迁。当使用500nm的光激发时,电子吸收能量发生向激发态S₁的跃迁以及到更高能级的混合跃迁,当电子从这些能级再跃迁到基态时主要发射525,707nm的荧光。Tb-PcPc^*氯仿溶液在707nm处的荧光发射峰具有两个衰减过程,短寿命的衰减为分子单体所产生,而长寿命的衰减为聚集体所产生。随着浓度的降低,单体所占比例增加,其对应的寿命组分比例也相应的增加。     

基于非色散紫外算法的一氧化氮气体检测与分析

提出了一种基于非色散紫外(NDUV)算法,利用光电二极管阵列(PDA)探测器和光谱仪检测一氧化氮气体的分析方法。通过对比分析不同积分次数下一氧化氮吸收谱和无吸收谱内不同波长宽度的总光强,引入光源影响因子F和吸收谱因子B,得到吸光度与浓度的拟合方程及相关系数。结果表明,采用合适的拟合阶数、拟合波长宽度和分析方法,吸光度与浓度的二阶拟合相关系数可达0.999 9以上, 通过拟合方程所获得的待测气体浓度与标准值浓度的误差在3%以内。