荧光俘获效应对掺饵氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿 命，计算了Er³⁺离子在1.53 μm处的吸收截面(σ_a)、发射截面(σ _e)、自发辐射跃迁概率(A_rad)、辐射跃迁寿命(τ_rad) 、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃 光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er₂O ₃)下，荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中，使得荧光寿命(τ_{f)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大，导致碲酸盐和磷酸 盐玻璃中τf分别增加11%—37％和6%—17%，FWHM分别增加15%—64%和11%—55% ，使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在 碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大，加之铒离子在前者基质中的发射 截面高于后者，使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃. 关键词： 荧光俘获 铒离子 碲酸盐玻璃 磷酸盐玻璃}     

荧光俘获效应对Er3+/Yb3+共掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺杂浓度相同而厚度不同的Er^3 ／Yb^3 共掺杂碲钨酸盐玻璃样品,测量了样品的吸收光谱和970nmLD激发下的Er^3 离子1．5um发射的荧光光谱和荧光寿命,计算了Er^3 离子的发射截面,研究了荧光俘获效应对Er^3 离子1．5um发射的光谱性能的影响。结果表明,样品中Er^3 离子存在很强的荧光俘获效应,且荧光俘获效应随样品厚度的增加而增强。荧光俘获效应使测得的荧光寿命比计算的自发辐射寿命要长,随样品厚度的增加,Er^3 离子1．5um发射的荧光寿命增加;其荧光有效线宽△λeff与次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa/Ⅰp也增加,且△λeff与Ⅰa／Ⅰp存在很好的线性关系。首次提出采用Er^3 1．5um波段荧光谱的次峰值强度和主峰值强度的比值,Ⅰa／Ⅰp与从McCumber理论计算得到的次峰值发射截面和主峰值发射截面的比值(σea／σep)的差值或比值来判断基质中Er^3 1．5um波段荧光俘获效应强弱的方法。     

含铒碲酸盐玻璃的上转换荧光性质研究

在室温下,用804nm波长的半导体激光器作激发源,在TeO_2-PbO基掺铒碲酸盐玻璃中实现了中心波长分别为525nm,550nm和660nm的上转换发射.荧光强度与激发功率呈非线性关系.估测了PbO含量对上转换荧光相对强度的影响.     

荧光捕获效应对Yb3+磷酸盐玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和不同厚度下Yb3+ 磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 ,计算了积分吸收截面、吸收截面、受激发射截面、自发辐射寿命以及荧光有效线宽等光谱参数 ,讨论了荧光俘获效应对Yb3+ 磷酸盐玻璃光谱性质的影响 .结果表明荧光俘获效应随样品厚度和掺杂浓度的增加而增大 .由于荧光俘获效应的存在使得测量的Yb3+ 磷酸盐玻璃荧光寿命明显长于计算的荧光寿命 ,在 0 2mol%Yb2 O3低掺杂浓度下采用不同厚度 ( <4mm)的样品测量的荧光寿命之间误差为 3 0 %左右 ,高浓度 ( 6mol%Yb2 O3)掺杂下误差可达 43 % .荧光俘获还造成荧光谱线加宽 ,导致荧光有效线宽在低浓度 ( 0 2mol%Yb2 O3)时增加 14% ,在高掺杂浓度 ( 6mol%Yb2 O3)下增加 3 0 %以上     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了掺铒铋酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的三个强度参量Ω_t=(t=2,4,6),分别为Ω₂=3.71×10^-20cm²,Ω₄=1.86×10^-20cm²,Ω₆=1.28×10^-20cm²,计算了Er³⁺离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量.经荧光谱测试发现掺Er³⁺铋酸盐玻璃的荧光半高宽可达70nm.应用McCumber理论计算1.53μm处的受激发射截面可达9×10^-21cm².对Er³⁺离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较发现,Er³⁺在铋酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.     

掺铒碲酸盐玻璃的光谱性质和能量传递

测试了掺Er碲酸盐玻璃在974nm LD泵浦下的吸收光谱、荧光光谱和上转换光谱,应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面,分析了碲酸盐玻璃中Er3+离子的上转换发光机制,研究了Yb3+离子对Er3+离子上转换发光强度的影响以及两者之间的能量传递特性.     

荧光捕获效应对Yb3+磷酸盐玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和不同厚度下Yb³⁺磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧 光寿命，计算了积分吸收截面、吸收截面、受激发射截面、自发辐射寿命以及荧光有效线宽等光谱参数，讨论了荧光俘获效应对Yb³⁺磷酸盐玻璃光谱性质的影响.结果表明荧光俘 获效应随样品厚度和掺杂浓度的增加而增大.由于荧光俘获效应的存在使得测量的Yb^{3+磷酸盐玻璃荧光寿命明显长于计算的荧光寿命，在0.2mol%Yb₂O₃低掺 杂浓度下 关键词： 荧光俘获 掺镱磷酸盐玻璃 荧光光谱}     

GeO2含量对掺铒锗碲酸盐玻璃物性和光谱特性的影响

本文研究了x GeO2-(70-x)TeO2-5K2O-5Na2O-10Nb2O5-10ZnO-0.2Er2O3(x=0,10,25,50,70(摩尔百分数))玻璃的物性和光谱特性,讨论GeO2含量对锗碲酸盐玻璃物性和光谱特性的影响.研究发现:GeO2的加入提高了碲酸盐玻璃热稳定性,并且使玻璃的最大声子能量略微增加;随GeO2的增加,掺Er3+锗碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt强度参量Ω2和Ω6逐渐增大,但玻璃受激发射截面有减小的趋势;由McCumber理论,计算了掺铒锗碲酸盐玻璃在1.53μm处最大受激发射截面为9.92×10-21cm2,Er3+离子4I13//2→4I15/2发射谱的最大荧光半高宽为52nm,同时,实验发现,在977nm LD抽运下,掺铒锗碲酸盐玻璃存在较强的荧光上转换现象,随GeO2含量的增加,上转换荧光强度呈降低的趋势.     

掺铒铋酸盐玻璃光谱性质的组分依赖性研究

通过测试掺铒铋酸盐玻璃43Bi2O3-xB2O3-（57-x）SiO2（x=10，20，30，40，50mol％）中Er^3＋离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及荧光强度，结合Judd—Ofelt和McCumber理论，对玻璃中Er^3＋离子光谱性质随玻璃组分的依赖关系进行了系统研究．研究结果显示，掺铒铋酸盐玻璃具有较其它玻璃优异的光谱性质．随着玻璃中组分B2O3含量的增加，强度参量Ω6、荧光半高宽和能级^4I15／2→^4I13/2间自发辐射跃迁几率相应增加，而荧光寿命、荧光强度和受激发射峰值截面相应减小，带宽品质因子（σe^pcak×FWHM）在组分B2O3含量30mol％时达到最大．     

掺铒铝硅酸盐玻璃光谱和上转换荧光性质研究

利用Judd小Ofelt(J—O)理论和吸收光谱计算了Er^3 、Yb^3 掺杂的铝硅酸盐玻璃的J—O参量、振子强度、跃迁几率、荧光寿命，量子效率以及上转换系数等参量，比较了饵离子^I13/2—^I15／2跃迁的光谱参量的计算与测量值，并讨论了玻璃中OH—浓度与荧光寿命、绿色上转换发光强度与抽运光功率的关系。     

Yb3+,Er3+离子共掺磷酸盐铒玻璃的Judd-Ofelt光谱参数与光谱性质

研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理 关键词： Er3+离子 磷酸盐玻璃 光谱性质 JuddOfelt参数     

混合形成体对掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和发光性能的影响

研究了混合形成体效应对掺铒碲酸盐玻璃热力学稳定性、1.53 μm发光特性和上转换发光强度的影响.通过拉曼光谱测试,分析了WO₃,Nb₂O₅,GeO₂等氧化物对Er³⁺离子配位场结构,以及对发光谱的非均匀展宽机理的作用.结果表明,通过掺杂适当声子能量的网络形成体氧化物,不但可获得热力学稳定性较好的玻璃,还可有效降低Er³⁺离子⁴I_11/2能级的寿命,在抑制Er³⁺离子在可见光波段的上转换发光的同时不致劣化其在1.53 μm的发光特性.本文制得的碲酸盐玻璃具有较大的受激发射截面((9.64—10.96)×10^-21cm²)和荧光半高宽(FWHM)(50—67 nm),热力学稳定性良好,是一种理想的掺Er³⁺宽带有源光纤用基质玻璃. 关键词： 掺铒碲酸盐玻璃 混合形成体 1.53 μm发光 声子能量     

WO3对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺铒碲钨酸盐玻璃(80-x)TeO2-(10 x)WO3-8BaO-2Na2O-O.5Er2O3(x=0,5,10,15,20)玻璃,研究了WO3对掺铒碲钨酸盐玻璃的光谱性质.研究发现:随着WO3含量的增加,Ω4,Ω6先增加后减小,受激发射截面也是先增加后减小,而Ω2的变化则相反.由McCumber理论计算了掺铒碲钨酸盐玻璃在1.5μm的受激发射截面,其最大受激发射截面为0.96×10-21 cm2,Er3 的4I13/2→4I15/12的跃迁发射荧光光谱的最大荧光半高宽为82 nm.同时,实验发现,在976 nm抽运下,掺铒碲酸盐玻璃存在较强的荧光上转换现象,随WO3含量的增加,上转换荧光强度呈降低的趋势.     

Mixed heavy metal effect on emission properties of Er~(3+)-doped borosilicate glasses

Er3+-doped heavy metal borosilicate glasses were prepared using conventional melting and quenching method. The emission spectra of 4I13/2 → 4I15/2 transition were observed upon excitation at 974 nm and the lifetime of 4I13/2 level of Er3+ was measured. Based on these data, the fluorescence properties of Er3+ are investigated on the emission and gain characteristics at the 1.5 μm bands. In particular, the effect of relative heavy metal content on fluorescence properties is discussed.     

掺铒重金属氧氟硅铋酸盐玻璃的光谱性质

研究了重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 (50-x)SiO2 xBi2O3 50PbF2(x=0, 3, 5, 8, 10, 13, 15 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽、荧光 寿命和热稳定性能.应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)，应用 McCumber计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果发现荧光半高宽与Ω6有较大联系，Ω6越大，荧光半高宽越宽.对Er3+ 关键词： 重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 光谱性质 Er3+离子 Judd Ofelt参数     

Spectroscopic and lasing properties of Er3+:Yb3+-doped fluoride phosphate glasses

Er³⁺ emission and lasing properties at 1.5 μm were studied in fluoride phosphate glasses (FP20) with different doping concentrations as well as in a commercial phosphate glass (Kigre QX). Emission decay behaviour at 1 μm and 1.5 μm was examined with respect to energy transfer between ytterbium and erbium. Emission cross-sections were determined using the reciprocity and Füchtbauer–Ladenburg methods. Gain spectra were calculated for the glasses and related to differences in the tuning curves and lasing properties. The temperature rise due to the quantum defect was determined via the ratios of green upconversion luminescence for different pump powers. The results from the laser and tuning experiments indicate that the FP20 glass offers good possibilities in broadband amplification and the generation of ultrashort pulses. Received: 24 August 2000 / Revised version: 27 October 2000 / Published online: 7 February 2001     

Laser spectroscopic properties of Nd3+ -doped tellurite glasses

The stimulated emission cross-section σ and fluorescence lifetime for the 1.06 μm emission (⁴F_3/2 →⁴I_1/12) have been measured for a number of Nd-doped tellurite glasses. The measured value of σ ? 9 × 10^-20 cm ² for the tellurite glasses is to be compared with the value of 3.5 × 10^-20 cm ² for the ED-2 glass. Based on the measured spectroscopic parameters, an LED-pumped tellurite glass fiber laser is predicted to perform better than ED-2 glass, both in the longitudinal and transverse pumping configuration. The threshold for side-pumped tellurite glass laser can be comparable or even lower than that in Nd:YAG.