无水NdCl3和无水PrCl3单晶体中Nd3+的吸收光谱及其量子态

在光谱的可见和近红外区域内系统地研究了无水NdCl₃和无水PrCl₃(含0.1％NdCl₃)单晶体中Nd³⁺的吸收光谱。其吸收光谱线群的结构与含2％NdCl₃的无水LaCl₃单晶体中的Nd³⁺的吸收光谱一样,只是所有相应的吸收光谱线群有一个向光谱长波端的整体移位。相应上子能级间的移位(相对于基态)与单晶体原胞长度c₀成正比(见图3)。 关键词：     

NdCl_3:Nd~(3+)的斯塔克子能级

首次测定了NdCl_3:Nd~(3+)的吸收光谱并根据光谱定出了它的斯塔克子能级,进一步用JuddRacah不可约张量方法作了理论计算。实验上,观察到NdCl_3:Nd~(3+)的子能级相对于LaCl_3:Nd~(3+)的子能级约有10—30cm~(-1)的移位。计算结果表明,移位的主要原因是由于在两种晶体中4f电子间的库仑作用有所不同。     

LiYF_4晶体中Er~(3 )的偏振吸收光谱及其量子态

本文系统地研究了LiYF_4晶体中Er~(3 )在可见光谱及紫外光谱区的吸收光谱及其偏振。主要定出了其较高能级的斯塔克子能阶的波数值以及其不可约表示。发现其线群与LaF_3及CaWO_4中Er~(3 )的吸收光谱线群大致是一一对应的,但三种晶体中能级重心有系统的移位。     

YAlO_3:Nd~(3 )的吸收光谱

从0.33—5.7μm的波长范围内系统地测定了温度为10K、90K和30OK时YAlO_3:Nd~(3 )的吸收光谱,定出Nd~(3 )在晶体场作用下的斯塔克(Stark)子能级。并在10K到663K的温度范围内,观察了部分光谱线的温度效应,得到一些有意义的结果。     

LiYF4晶体中Er3+的偏振吸收光谱及其量子态

本文系统地研究了LiYFLiYF₄晶体中Er³⁺在可见光谱及紫外光谱区的吸收光谱及其偏振。主要定出了其较高能级的斯塔克子能阶的波数值以及其不可约表示。发现其线群与LaFLiYF₃及CaWOLiYF₄中Er³⁺的吸收光谱线群大致是一一对应的,但三种晶体中能级重心有系统的移位。 关键词：     

LiYF_4:Nd~(3+)的吸收光谱和它的子能级

生长了LiYF_4:Nd~(3+)单晶体,从吸收光谱测定了Nd~(3+)在LiYF_4中的斯塔克子能级的能量值,首次发现,在同种晶体中,由于相对应的晶轴长度的不同将使子能级的能量值稍有差异。同时,又根据Judd-Racah理论进行了计算。     

K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K_5Bi_(0.9)Nd_(0.1)(MoO_4)_4和K_5Bi_(0.97)Nd_(0.03)(MoO_4)_4单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,Z=1.5,晶胞常数为a=6.023A,c=20.887A(Nd_(0.1))。K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)(3％或10％ Nd~(3+))晶体在室温下的吸收光谱包括有若干条吸收带,它们是稀土钕离子所特有的,Bi~(3+)取代Nd~(3+)并不影响激活离子。本文还给出晶体中相当于~4F_(3/2)→~4I_(13/2)和~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁的室温荧光光谱。     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。     

铝酸镧单晶体中Ce3+的能级结构和荧光特性

采用提拉法成功生长了纯LaAlO₃和掺铈的LaAlO₃单晶体.测试了它们的远红外吸收谱，紫外吸收谱，荧光谱.根据吸收光谱确定了晶体中Ce³⁺的能级结构，利用这一能级结构模型较好地解释了Ce：LaAlO₃晶体的荧光光谱. 关键词： Ce：LaAlO3 吸收光谱 能级 荧光光谱     

铝酸镧单晶体中Ce3+的能级结构和荧光特性

采用提拉法成功生长了纯LaAlO3和掺铈的LaAlO3单晶体.测试了它们的远红外吸收谱,紫外吸收谱,荧光谱.根据吸收光谱确定了晶体中Ce3+的能级结构,利用这一能级结构模型较好地解释了Ce:LaAlO3晶体的荧光光谱.     

同步辐射与GGG：Nd^3＋晶体的相互作用

用北京同步辐射489A-VUV束线作为连续光源测定了GGG:Nd~(3+)晶体的短波吸收光谱。用束线4B9A-WX作为光源激发GGG:Nd~(3+),测定了它的XEOL(X-ray excited optical luminescence)。     

磷酸盐玻璃中Yb~(3+)和Nd~(3+)之间的声子参助能量转移

本文中报道了磷酸盐玻璃中Nd~(3+),Yb~(3+)的时间分辨谱和激发能量的转移。通过实验确定了在不同温度下的转移速率。证实了Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量转移机构为从~4F_(3/2)(Nd~(3+))到~2F_(5/2)(Yb~(3+))并同时产生单声子发射的过程;而从Yb~(3+)到Nd~(3+)可能有两种转移途径;一是从~2F_(5/2)(Yb~(3+))到~4F_(3/2)(Nd~(3+))同时吸收一个声子,另一是从~2F_(3/2)(Yb~(3+))到~4I_(13/2)(Nd~(3+)),同时产生四声子发射的过程。因此Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移速率强烈地依赖于温度。室温下,Nd~(3+)→Yb~(3+)和Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移时间分别为～197μs和13ms,转移效率分别为47％和8％。当600K时,Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移效率可增加到37％,转移时间缩短为2ms。     

Nd~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd~(3+)/Yb~(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb~(3+)离子的发光为主,但Yb~(3+)→Nd~(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd~(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递作用随Nd~(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd~(3+)离子来敏化Yb~(3+)离子时,需要考虑Nd~(3+)离子的受激辐射对Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递的抑制作用.     

钙钛矿型稀土镓酸盐的光谱性质

本文得到LaGaO3晶体室温下的激发光谱和荧光光谱,发现LaGaO3晶体能够产生可见荧光,并且荧光谱线比粉末状LaGaO3变窄.测定了室温下LnGaO3(Ln=La,Pr,Na)晶体的吸收光谱,对红外吸收光谱给出了理论点阵振动数目和对称类型,研究了晶体经退火处理对吸收光谱的影响.对粉末状 LaGaO3:Ln(Ln=Ce,Sm,Tb)研究了合成温度及掺杂稀土离子浓度对光谱结构的影响.     

N_2O的离轴腔增强吸收光谱检测技术

基于离轴腔增强光谱检测技术,以可调谐近红外半导体激光器作激光光源,以反射率为99.97%平凹镜组成的光学谐振腔作吸收池,建立了高灵敏度离轴腔增强光谱污染气体检测系统,获得了N2O气体在6 561.39cm-1的吸收光谱.通过对不同浓度N2O样品气体吸收光谱测量,建立了气体浓度与光谱线强度的关系,讨论了气体压强与光谱线宽、检测灵敏度等问题.研究结果表明,离轴腔增强光谱检测技术的检测极限达到了86ppm,是一种设备成本低、操作方便、灵敏度较高、稳定性良好的吸收光谱技术,可以很好地实现微量气体的快速检测.     

磷酸盐、氟磷酸盐和氟化物玻璃中离子的光谱研究I:Cr~(3+),Mo~(3+)

在三种掺Cr~(3+)的玻璃中作了吸收光谱,荧光光谱和荧光寿命的测定。根据配位场理论对光谱数据作了分析和计算,理论值与实验值相符合。实验还发现从磷酸盐玻璃→氟磷酸盐玻璃→氟化物玻璃的静电参量B值依次序上升。反映了中心过渡金属离子与配位体之间化学键的共价性降低,离子性增加。相应的吸收和荧光峰值位置向短波方向移动。同时荧光强度增加,荧光寿命延长,温度猝灭减弱。说明无辐射跃迁几率降低。本文还对磷酸盐玻璃中Mo~(3+)的吸收光谱和荧光光谱作了研究报道。与Cr~(3+)相比,Mo~(3+)的配位场强D_q要大得多,Cr~(3+)的近红外发光是属于4~T_(2g)→~4A_(2g),而Mo~(3+)则是~E→~4A_(2g)的发射。     

YAlO_3:Nd~(3+)的XEOL

首次用X射线激发YALO_3:Nd~(3+)的光致发光(X-ray excited optical luminescence, XEOL),观察到在液氮温度(LNT)和室温(RT)下的一系列荧光谱,指认了这些谱线,并从此定出了一些新的高斯塔克能级。     

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。     

YAlO_3:Nd~(3 )的子能级R_1和R_2的热移位

实验测定了YAlO_3:Nd~(3 )的子能级R_1,R_2的热移位值。研究了单声子项中积分主值的行为,并计入光频支项对子能级热移位的贡献。用包含Raman项、单声子顶、光频支项的公式拟合计算子能级R_1,R_2 的热移位,拟合计算值与实验值符合得很好。     

噪声免疫腔增强光外差分子饱和光谱线型的理论分析

噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)作为世界上最灵敏的光谱技术可以被应用到痕量气体检测、频率标准、原子分子光谱以及超灵敏引力波测量等领域中,高精细度谐振腔吸收池的使用在增长激光与腔内物质相互作用路径的同时,极大的提高了腔内激光功率,这就会饱和低气压下的气态样品吸收线从而获得亚多普勒光谱结构,因此NICE-OHMS技术不仅具有高灵敏、还具有超高分辨的优点。该研究基于光与二能级分子相互作用的密度矩阵理论对NICE-OHMS技术中包含亚多普勒的多普勒展宽光谱线型进行了理论推导,获得了光谱线型的表达式,同时以该表达式对光谱线型进行了数值模拟,其中调制频率、饱和参量、频率调制系数分别设置为384 MHz,10和0.2。由模拟结果可见吸收光谱由两个边带的吸收信号构成,在包络上存在四个亚多普勒饱和结构;色散光谱由载频以及边带的色散三者决定,并在包络上存在五个亚多普勒饱和结构,获得了与已有实验一致的结果。最后重点分析了不同探测相位、不同饱和参量下的NICE-OHMS光谱线型尤其是亚多普勒结构的变化,由于饱和参量按照调制系数分配给载频和边带,因此虽然载频饱和参量很大,但NICE-OHMS吸收光谱幅度变化不大,主要是由于该光谱信号只与边带饱和参量有关,可以看出NICE-OHMS多普勒展宽信号具有饱和效应免疫的特性,与已有实验结果也符合较好。为更进一步的实验研究提供了必要的理论基础。