钕离子掺杂和钕铝共掺高硅氧玻璃的光谱性质研究

基于多孔玻璃烧结的方法制备了钕离子掺杂和钕铝共掺高硅氧玻璃，测量了掺钕高硅氧玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命. 利用Judd-Ofelt理论计算得到了钕离子在高硅氧玻璃中的强度参数，计算并对比了掺钕高硅氧玻璃和钕铝共掺高硅氧玻璃的理论荧光寿命、受激发射截面和发光量子效率.讨论了钕铝共掺高硅氧玻璃中铝离子的掺入对玻璃发光性质的影响. 通过与其他掺钕氧化物玻璃和一些商用硅酸盐玻璃的主要光谱性质的比较，掺钕高硅氧玻璃显示了较好的光谱性质，有可能成为一种应用于高能和高频激光领域的新型激光材料. 关键词： 掺钕高硅氧玻璃 钕铝共掺 光谱性质 Judd-Ofelt理论     

977nm抽运下掺铒碲酸盐基氧卤玻璃的光谱特性

研究了掺铒TeO2-ZnO-PbCl2碲酸盐基氧卤玻璃在977nm激光二极管抽运下的发光和上转换发光特性，结果发现除红外153μm4I13/2→４I15/2发光外（荧光半高宽高达69nm），该玻璃还存在很强的２Ｈ11/2→４I15/2（527nm），４Ｓ3/2→４I15/2（549nm）和４Ｆ９／２→４Ｉ１５／２（666nm）可见上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算得到玻璃强度参数Ωt（t=2，4，6）分别为Ω2=587×10-20cm2，Ω4=208×10-20cm2，Ω6=116×10-20cm2，计算了铒离子跃迁振子强度、自发辐射概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参量.应用McCumber理论计算得153μm处的玻璃受激发射截面可达875×10-21cm2实验结果表明，与硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃等比较，掺铒碲酸盐基氧卤玻璃在宽带掺铒光纤放大器和上转换激光器中有着极大的研究和应用潜力. 关键词： 掺Er3+ 碲酸盐玻璃 氧卤玻璃 Judd-Ofelt理论 光谱性质     

一种新型掺铒碲酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了一种新型掺Er³⁺碲酸盐玻璃的光谱性质；应用Judd-Ofelt理论计算了碲 酸盐玻璃中Er³⁺离子的强度参数Ω(Ω₂=479×10^-20 cm²,Ω₄= 152×10^-20cm²,Ω₆=066×10^-20cm2)，计算了离子的自发跃迁概 率，荧光分支比；应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_{e=1040×1 0^-21cm²)，Er³⁺离子⁴I13/ 2→⁴I15/2发射谱的 荧光半高宽(FWHM=655nm)及各能级的荧光寿命(⁴I13/2 能级为τrad =399ms)；比较了不同基质玻璃以及不同类型碲酸盐玻璃中Er³⁺离子的光谱 特性， 结果表明该掺铒碲酸盐玻璃具有更好的光谱性能，更适合于掺Er³⁺光纤放大 器实现宽带和高增益放大. 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 Judd-Ofelt理论}     

铒镱共掺锂硅酸盐玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+∶Yb3+共掺的锂硅酸盐玻璃,在室温下,用976 nm半导体激光器泵浦该掺铒玻璃,在1550nm波段实现强的荧光发射,中心波长为1.5399μm,荧光半宽高为57.4nm.研究结果表明,锂硅酸盐玻璃系统能接受非常高的Er3+、Yb3+掺杂率,有较宽的荧光线宽,且具有良好的化学稳定性和热稳定性,是光纤放大器用理想的候选材料.     

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     

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。     

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．     

掺铒硅基材料发光的新途径

关键词：     

铒激活重掺杂银硼酸盐玻璃光谱性质

制备了铒激活的重掺杂银硼酸盐玻璃样品,测量了该样品的吸收光谱、X射线衍射谱。研究结果表明样品中没有金属银簇或金属银纳米粒子存在。应用Judd-Ofelt理论计算了该玻璃中的Er³⁺离子的J-O 参数,计算了辐射跃迁几率、辐射跃迁寿命及⁴I_13/2能级的量子效率。发现银引入到硼酸盐玻璃后,降低了基质的声子能量,提高了基质的折射率,增加了Er³⁺的⁴I_13/2量子效率和发射截面积,从而增强了1.5 μm光发射。同时该玻璃样品1.5 μm光发射有较宽的半峰全宽,约为80 nm,但量子效率仍然较低。     

Er3+，Er3+/Yb3+掺杂氟化镧超微材料的光谱特性与上转换发光

采用共沉淀法制备了Er³⁺掺杂和Er³⁺/Yb³⁺共掺杂LaF₃超微材料,所制备的样品的颗粒呈球形,尺寸为250nm左右.计算得到Er³⁺单掺杂样品中对应着⁴S_3/2和⁴F_9/2能级的发光量子效率分别为67.0%和71.9%.研究发现,随着Yb³⁺离子浓度的增加 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 3+')" href="#">Yb³⁺ 发光 能量传递     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究

制备了Er³⁺和Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品65TeO₂-25 WO₃-10R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO),(65+x)TeO₂-(25-x)WO ₃-10La₂O₃ (x=0,5,10), (60+x)TeO₂-(30 -x)WO₃-10Bi₂O₃ (x=0,5,10).测试了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命及热稳定性能.结果表明除含Bi ₂O₃的碲钨酸盐玻璃外，其余玻璃样品均没出现析晶开始温度(T_x)，说明碲钨酸盐 是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数Ω_t(t=2, 4,6)，研究表明Ω₂在碲钨酸盐玻璃中主要受到Er-O键的共价性的影响，而Er^{3 +} 离子周围配位场的非对称性影响可以忽略.测得了Er³⁺在15 μm发射谱的荧光 半高宽 (FWHM=71—77nm)和Er³⁺的⁴I_13/2能级寿命 (τ^m=3—34 ms).应用McCumber理论计算了Er³⁺在15 μm处的受激发射截面(σ^peak=068—103×10^-20 cm²).比较了Er³⁺在不同玻璃基质里 的15 μm荧光带宽和发射截面，研究结果表明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的理想基质材料.     

Upconversion properties of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glasses

The Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glass is prepared by conventional melting method, and its upconversion spectra are measured. The intense green upconversion luminescence upon excitation with a 976 nm laser diode is observed with the naked eyes. The dependence of luminescence intensity on the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is discussed in detail, and the relationship between the ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity and the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is also studied, The luminescence intensity increases with the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ increasing. The ratio of Yb^3＋/Er^3＋ plays a more important role than the concentration of Er^3＋ in determining the upconversion luminescence intensity. The ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity reaches a maximum when ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is 3. Thus the glass could be one of the potential candidates for LD pumping solid-state lasers.     

Spectroscopic properties and mechanism of Tm^3＋/Er^3＋/Yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals

Transparent Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals are prepared. Under excitation of a 980-nm laser diode （LD）, compared with the glass before heat treatment, the Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics can emit intense blue, green and red up-conversion luminescence and Stark- split peaks; X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscope （TEM） results show that BaF2 nanocrystals with an average diameter of 20 nm are precipitated from the glass matrix. Stark splitting of the up-conversion luminescence peaks in the glass ceramics indicates that Tm^3＋, Er^3＋ and （or） Yb^3＋ ions are incorporated into the BaF2 nanocrystals. The up-conversion luminescence intensities of Tm^3＋, Er^3＋ and the splitting degree of luminescence peaks in the glass ceramics increase significantly with the increase of heat treat temperature and heat treat time extension. In addition, the possible energy transfer process between rare earth ions and the up-conversion luminescence mechanism are also proposed.     

Yb3+/Er3+共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究

玻璃的最大声子能量决定稀土离子的上转换发光强度，但本研究发现：Yb³⁺/Er ³⁺共掺锗碲酸盐玻璃在980nm LD抽运下，上转换荧光强度随着Bi₂O ₃对PbO的取代和碱 金属离子半径的增大而明显增强.而Raman光谱显示基质玻璃的最大声子能量并不随Bi ₂O₃对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而变化，但玻璃的最大声子密 度随着Bi₂O₃对PbO 取代和碱金属离子半径的增大而降低.从玻璃无辐射跃迁概率的角度，通过分析表明，最大 声子密度的降低是玻璃上转换发光强度增强的主要原因.     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce³⁺对Er³⁺上转换发光强度以及Er³⁺在1.5μm附近波段发光性能参数的影响，并从能量匹配及能级结构角度出发对Er³⁺/Ce³⁺间的能量转移机制进行了分析.分析认为，⁴I_11/2能级的Er³⁺通过无辐射能量转移把能量传递给²F_5/2能级的Ce³⁺关键词： 氟磷酸盐玻璃 光谱性质 光纤放大器 3+和Ce³⁺')" href="#">Er³⁺和Ce³⁺     

Optical temperature sensor based on up-conversion fluorescence emission in Yb3+:Er3+ co-doped ceramics glass

Yb3+:Er3+co-doped oxy-fluoride ceramics glass has been prepared.The mechanism of up-conversion emissions about Er3+was discussed,and the temperature properties of green up-conversion fluorescence between 303 and 823 K were investigated.The results show that the sensitivity of this sample reaches its maximum value,about 0.0047 K 1,when the temperature is 383 K,indicating that this kind of sample can be used as high temperature and high sensitivity optical temperature sensor.     

尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3的发光特性的影响

采用燃烧法制备了不同尺寸的Er³⁺掺杂Y₂O₃粉体材料,研究了尺寸效应对Er³⁺掺杂纳米Y₂O₃材料发光特性的影响.光声光谱显示,对于不同晶粒尺寸的样品,Er³⁺离子光声峰位置几乎保持不变.这表明小尺寸效应对稀土离子能级位置影响很小.对488nm激光激发下的发射谱的分析发现,随着样品颗粒尺寸的减小,4S_3/2能级和关键词： 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 纳米 发光 能量传递     

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⁺(⁴I_11/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_7/2)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⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_15/2)+Ce³⁺(²F_7/2)则使Er³⁺⁴I_13/2能级粒子数减少，导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低. 关键词： 碲钨酸盐玻璃 发光性能 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 3+离子')" href="#">Ce³⁺离子 交叉弛豫     

Up-conversion photoluminescence characteristics of Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses

Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses are prepared.Their strong up-conversion photoluminescence spectra in a range from ultra-violet to near-infrared,which are excited by a 978-nm laser diode,are measured,and the mechanisms of energy transfer among Yb3+,Er3+ and Tm3+ ions are discussed.The results show that there is an unexpected wavelength at 900-nm emission from Yb3+ Stark splitting levels to pump Tm3+ ions and there exists an optimum pump power.The concentration of the Tm3+ dopant gives rise to a prominent effect on the intensity of visible and near-infrared emissions for the Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses.