Tm，Ho双掺杂YV04晶体中Tm对Ho敏化发光现象

摘要：报道了对Tm,Ho双掺YVO4晶体光谱性能的测量结果,包括用UV-365型分光光度计测出单掺Tm：YVO4及Ho：YVO4吸收谱以及双掺Tm：Ho：YVO4的吸收谱;用Ar离子激光器488nm,LD激光器激发测量样品荧光光谱;用J-O理论进行光谱参数计算及对能级结构进行分析;研究了在λ=805nm的激光二极管激发下Tm对Ho的敏化发光过程。发现与YAG,YLF为基质的Tm,Ho双掺材料相比,该材料中的Tm3+离子具有大而均匀的吸收宽度(～26nm),大的峰位吸收截面和积分吸收截面(～1.4×10-20cm2和274.5×10-20 cm),能量转换效率高(可达87％),且泵浦阈值低(～15mW)。表明了YVO4晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生2μm的发射。文中对发射强度与泵浦功率及Tm,Ho之间掺杂浓度的关系进行了初步的分析与讨论。光谱的观察结果表明：在实现LD泵浦,全固体化,小型,高效的,2μm激光振荡的探索中,Tm：Ho：YVO4晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

Tm,Ho双掺杂YVO_4晶体中Tm对Ho敏化发光现象

报道了对Tm ,Ho双掺YVO4 晶体光谱性能的测量结果 ,包括用UV 3 65型分光光度计测出单掺Tm∶YVO4 及Ho∶YVO4 吸收谱以及双掺Tm∶Ho∶YVO4 的吸收谱 ;用Ar离子激光器 4 88nm ,LD激光器激发测量样品荧光光谱 ;用J O理论进行光谱参数计算及对能级结构进行分析 ;研究了在λ=80 5nm的激光二极管激发下Tm对Ho的敏化发光过程。发现与YAG ,YLF为基质的Tm ,Ho双掺材料相比 ,该材料中的Tm3 + 离子具有大而均匀的吸收宽度 (～ 2 6nm) ,大的峰位吸收截面和积分吸收截面 (～ 1 4× 1 0 -2 0 cm2 和 2 74 5× 1 0 -2 0cm) ,能量转换效率高 (可达 87% ) ,且泵浦阈值低 (～ 1 5mW )。表明了YVO4 晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生 2 μm的发射。文中对发射强度与泵浦功率及Tm ,Ho之间掺杂浓度的关系进行了初步的分析与讨论。光谱的观察结果表明∶在实现LD泵浦 ,全固体化 ,小型 ,高效的 ,2 μm激光振荡的探索中 ,Tm∶Ho∶YVO4 晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

单、双掺钒酸钇晶体的Raman光谱与能量转移研究

文章采用双光栅单色仪(HRD-1),氩离子激光器的488.0 nm波长激发,分别测得室温下,激发光平行、垂直晶体c轴入射时,Tm3 ,Ho3 单掺和双掺钒酸钇晶体的拉曼光谱,对检测结果进行分析并探讨了对能量转移的影响.观测到对Ho3 :YVO4,激发光垂直c轴时的散射光强明显强于激发光平行c轴时的散射光强;由于488.0 nm波长靠近Ho3 的一个吸收峰,吸收和散射相互竞争,使475 cm-1被削弱,且外模振动展宽;测得样品最大声子能量集中在880cm-1附近.主要是(VO4)3-的A1g呼吸模引起的,表明与YAG基质一样,也是一种具有高声子能量的晶体.用808 nm激发,锁相放大器,PbS探头接收,测得双掺Tm3 :Ho3 :YVO4的2.09 μm荧光强度是单掺Tm3 ∶YVO4 1.85 μm的4/5,意味着Tm3 对Ho3 的敏化效率高达80%,因为Tm3 :YVO4的荧光谱与Ho3 吸收谱重合甚少,由辐射跃迁导致的能量转移可能性不大,因此Tm3 离子之间的交叉弛豫以及Tm3 的3F4与Ho3 的5I7之间近共振的能量转移主要是依靠声子辅助的无辐射跃迁.     

掺Tm钒酸钇的光学性能

钒酸钇(YVO4)晶体有高的激光损伤阈值和高的激光输出斜率效率,也有很好的机械性能和化学稳定性.从测量TmYVO4晶体的吸收谱入手,考虑该晶体的各向异性效应,拟合出Tm3+的光学强度参量,进一步得到了振子强度f,辐射跃迁速率A和积分发射截面Σ等光学参量.在350-2500nm范围内,YVO4晶体基质的吸收很小,而Tm3+在YVO4晶体中发光能力很强;特有的是蓝光1D2→3F4(约为454nm)跃迁有极大的振子强度(38×10-6)和积分发射截面(33×10-18cm),有利于实现短波长的激光输出.     

Tm3+和Ho3+双掺氟锗酸盐玻璃的中红外发光性质质

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的强度参量（Ω2,Ω4,Ω6）,自发辐射跃迁几率Ar,辐射寿命τ等光谱参量。根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ)。在808nm激光二极管激发下,研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0µm的红外发射光谱。结果表明,一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+（3F4）→Ho3+（5I7）之间的能量转移效率,增强了~2.0µm的红外发光。     

Tm~(3+)和Ho~(3+)双掺氟锗酸盐玻璃的中红外发光性质

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃.应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的强度参量(Ω2,Ω4,Ω6),自发辐射跃迁几率Ar,辐射寿命τ等光谱参量.根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ).在808nm激光二极管激发下,研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0μm的红外发射光谱.结果表明,一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+(3F4)→Ho3+(5I7)之间的能量转移效率,增强了~2.0μm的红外发光.     

796 nm二极管泵浦连续波1.88 W Tm∶LYF激光器

用坩埚下降法生长了Tm~(3+)掺杂浓度分别为0.8%和1.3%的优质大尺寸LiYF_4(LYF)单晶体。测定了单晶体的吸收光谱、发射光谱,并计算了~3F_4能级的的最大吸收截面与最大发射截面分别为0.25×10~(-20) cm~2和0.33×10~(-20) cm~2。以796 nm半导体激光器(LD)为泵浦源,采用短平板腔结构模型研究了Tm掺杂LYF单晶体在～2.0μm波段的激光输出性能。当LD泵浦功率为3.4 W时,Tm∶YLF晶体的最大激光输出功率为1.88 W,相应的光光转换效率和斜率效率分别为51%和57%。使用半导体可饱和吸收镜抽运Tm掺杂LYF单晶体,测试其在～2.0μm波段连续波锁模激光运转。当最大抽运功率为3.5 W时,获得锁模激光的最大平均输出功率为200 mW,此时锁模脉冲宽度～20 ps,对应的重复频率63.86 MHz,中心谱线为1.88μm。结果表明,Tm掺杂LYF单晶体是一种具有较好物理性能的～2μm波段超快激光晶体。     

光纤耦合二极管端泵2 μm CW双掺)Tm,Ho∶GdVO4激光器

同YLF和YAG 基质相比,在Tm-Ho∶GdVO₄晶体中Tm³⁺离子在800 nm附近有非常强的和宽的吸收带,所以该晶体非常适合商品化的GaAlAs激光二极管泵浦.在液氮制冷晶体条件下,利用光纤耦合激光二极管及消色差光学耦合系统端面泵浦双掺5％Tm,0.5％Ho∶GdVO₄晶体,在泵浦功率14 W、泵浦波长794 nm时,实现了2.048 μm激光输出,连续运转输出功率3.6 W,相应的光光转换效率为25.7％,斜率效率26.6%.相对于吸收的泵浦功率,光光转换效率为35%.由于Tm³⁺离子间的交叉弛豫效应,泵浦量子效率达到1.3.     

Tm:Y2SIO5晶体的生长和光谱性质研究

采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y2SiO5(Tm:YSO)晶体,测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴(010),D1和D2,在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现,相对于其他两个偏振轴方向,D1方向在790 nm处出现较强的吸收峰,同时在2μm附近出现了一定强度的发射峰,D1方向的吸收截面较大,荧光寿命较长.Tm:YSO晶体适用于AIGaAs二极管抽运固体激光器.在2μm波段固体激光器的应用上将有很大的发展潜力.     

Ho:YVO_4晶体中Ho~(3+)光谱参数的计算

根据Ho3+在Ho :YVO4 晶体的吸收谱和 0 6～ 2 1μm波段的荧光谱 ,用J O理论计算了Ho3+的强度参数Ωλ ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数 ,讨论了Ho :YVO4 晶体作为红外激光材料的可能性。     

Charge transfer excitation of the Nd3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ emission in CaGa2S4

The excitation spectra of the Nd³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺ and Tm³⁺ emission in the sodium-compensated CaGa₂S₄ host lattice, a sulfide with wide band gap, contain an intense band below the absorption edge. Comparison of the energy of its maximum with thermodynamic data and correlations to Jørgensen's refined spin-pairing theory predictions allow one to ascribe this band to a charge transfer transition ending onto 4f orbitals. The irregular variation within the rare earth series contrasts with the monotonic variation of the absorption edge in stoichiometric rare earth sulfides (e.g. NaLnS₂), associated with interband transitions.     

Diffusion-limited energy transfer from Tb3+ → Nd3+ and Tb3+ → Ho3+ in DMSO

The energy transfer phenomenon has been studied from Tb³⁺ → Nd³⁺ and Tb³⁺ → Ho³⁺ in DMSO. A diffusion limited dipole-dipole mechanism of energy transfer is suggested for both systems. At high acceptor concentrations, P_da depends linearly on C² consistent with the Fong and Diestler theory of energy transfer. However, at low acceptor concentrations the observations of time evolutions of Tb³⁺ luminescence decay following flash excitation has enabled us to examine diffusion limited energy transfer from Tb³⁺ to Nd³⁺ and Tb³⁺ to Ho³⁺ in DMSO.     

Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性

利用熔融法制备了Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃.在980nm LD激发下,研究了Tm3+离子和Er3+离子之间的能量传递和Tm3+离子的上转换荧光,分析了Tm3+离子的上转换机理,发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于1 G4→3 H6的跃迁,而红色上转换荧光是双光子过程对应于1 G4→3 F4的跃迁.比较不同掺杂摩尔分数的样品的荧光强度,发现Tm3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.2%.     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同 Al(PO₃)₃含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质. 研究了不同摩尔百分数 Al(PO₃)₃掺杂下 Cr³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺共掺氟磷酸盐玻璃在 2.0μm 处的发光特性. 并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量. 结果表明,随着 Tm³⁺浓度增加,2.0μm 处发光的强度逐渐增强. 证明了Tm³⁺(³F₄) →Ho³⁺(⁵I₇)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关. 关键词： 氟磷酸盐玻璃 能量传递 荧光光谱 吸收光谱     

Extrinsic luminescence of BaF2: R 3+ crystals ( R 3+ = La3+, Y3+, Yb3+)

This paper reports on a study of cross-luminescence in barium fluoride crystals doped by a variety of impurities (K⁺, Cd²⁺, Y³⁺, Yb³⁺, La³⁺). It is shown that doping of the crystal with a trivalent impurity gives rise to the formation of an additional cross-luminescence band peaking at 7.5 eV, the intensity of this band increasing with increasing impurity concentration. Original Russian Text ? A.S. Myasnikova, E.A. Radzhabov, A.V. Egranov, 2008, published in Fizika Tverdogo Tela, 2008, Vol. 50, No. 9, pp. 1582–1584.     

Emission analysis of RE3+ (Eu3+, Tb3+ & Ho3+): B2O3-BaO-LiF/AIF3 glasses

We report here the luminescence spectra of certain rare earth ions (Eu³⁺, Tb³⁺ & Ho³⁺) doped B₂O₃-BaO-LiF/AiF₃ based on the measurements of emission and decay curves of prominent emission transitions. For both the reference host glasses, FTIR, XRD, DTA-TG profiles have been recorded to understand their structural and thermal properties. Eu³⁺ doped glasses have shown five emission transitions of ⁵D₀ → ⁷F_{01,2,3 & 4} located at 580nm, 593nm, 615nm, 655nm and 704nm respectively with an excitation at λ_exci = 392 nm (⁷F₀ → ⁵L₆). Also under an UV source, these europium glasses have displayed a bright red emission from their surfaces. Tb³⁺ glasses have exhibited four emission bands of ⁵D₄ → ⁷F_6,5,4,3 at 491nm, 547nm, 588nm and 625nm respectively with an excitation at λ_exci = 376 nm (⁷F₆ → ⁵G₆). Intense green emission from the glass surfaces has been noticed upon exposure to the UV source. Prominently bluish-green emission has been noticed from the surfaces of the holmium glasses under an UV source and same emission transition (⁵F₄ → ⁵I₈) at 519 nm with an excitation at λ_exci = 389 nm (⁵I₈ − ⁵G₄) has also been obtained from their measured emission spectra. For all the prominent emissions of the rare earth glasses, decay curves have been measured to compute their lifetimes.     

Ce^3＋离子敏化Eu^3＋：Cr^3＋：Sm^3＋：YAG外延层的荧光现象

对Ce^3 :Eu^3 :Cr^3 :Sm^3 :YAG外延层中的荧光敏经现象进行了报道和分析，在较高浓度的Ce^3 离子掺杂时，外处层在蓝色、绿色波段出现了新的荧光谱线，可解释为在Ce^3 离子每化作用下，Eu^3 离子产生了由高位激发态能级^5Di(i=1,2,3）直接到基态能级^7Fj(j=0,1,2,3）的辐射跃迁过程，并且这种Ce^3 :Eu^3 :Cr^3 :Sm^3 :YAG外延层还是一种新颖的白色单晶荧光材料。     

溶胶-凝胶法制备Bi3+,Yb3+单掺和共掺Gd2O3荧光粉及其荧光性能

利用溶胶-凝胶法制备了Bi³⁺、Yb³⁺单掺和共掺的Gd₂O₃荧光粉。研究了Gd_2-x-yO₃: Bi_x³⁺,Yb_y³⁺的制备条件并表征了Gd_2-x-yO₃: Bi_x³⁺,Yb_y³⁺的荧光性能。 由于Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺中Bi³⁺对Yb³⁺的能量传递,Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺在Bi³⁺的特征激发峰338 nm激发时,可以产生Yb³⁺的900~1 100 nm近红外特征发射和Bi³⁺的400~700 nm特征发射的两个波段光谱。所制备的Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺荧光材料可将太阳光谱中硅太阳能电池吸收较弱的300~400 nm光转换成有较强吸收的500~700 nm 和1 000 nm附近的近红外光子,提高硅太阳能电池的光伏效率。     

Eu^3＋：Sm^3＋：Cr^3＋：YAG红色单晶荧光体

报道外延生长的多激活中心掺杂的红色单晶荧光体Ｅｕ＾３＋：Ｓｍ＾３＋：Ｃｒ＾３＋：ＹＡＧ,其直径达到５４ｍｍ,荧光色坐标为ｘ＝０．６１３７,ｙ＝０．３７３８,相当于波长λ＝５９９ｍｍ的红色荧光,具有较高的色饱和度。这种单晶材料具有委好的抗电子束灼伤能力,在入射能量达到１０＾５Ｗ／ｍ＾２时无发光猝灭现象,是一种较理想的红色单晶荧光材料。     

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.