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     

稀土离子掺杂的AlF3基氟化物玻璃

在800和970nm LD激发下,分别研究了Er^3＋单掺和Yb^3＋,Tm^3＋共掺的AlF₃基(AYF,AZF)玻璃中上转换发光、能量传递和浓度猝灭.在Er³⁺掺杂的AlF₃基玻璃,随着Er³⁺掺杂量的增加,红光与绿光上转换发光强度比(I_red/I_green)增加,这被认为与两个Er³⁺离子 关键词： 稀土离子 氟铝酸盐玻璃     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm³+与Ho³⁺之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ω_t (t=2,4,6)、自发辐射概率A_r、辐射寿命τ_r等.计算了Ho³⁺的吸收截面σ_a(λ)和受激发射截面σ_e(λ).结果表明：碲酸盐玻璃中Tm³⁺→Ho³⁺正向能量传递系数大约是Tm³⁺←Ho³⁺反向能量传递系数的18倍.Ho³⁺离子的⁵I₇能级的寿命为3.9ms，2.0μm处的最大发射截面为9.15×10^-21cm².在0.5mol% Tm₂O₃和0.15mol% Ho₂O₃共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho³⁺的量子效率η，σ_e×τ_m值和增益系数G(λ)等，发现Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃. 关键词： 2.0μm发光 能量传递 增益 碲酸盐玻璃     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47μm发光特性和能量传递的研究

报道了Tm³⁺/Ho³⁺共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga₂O₃-25Bi₂O₃-20GeO₂-31PbO-10PbF₂玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征，应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω_t(t=2，4，6)，自发辐射概率A、荧光分支比β，荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽Δλ_eff和峰值发射截面σ^peak_e.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺离子1.47μm波段发光性能的影响，分析了Tm³⁺和Ho³⁺之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho³⁺的共掺迅速降低了Tm³⁺：³F₄能级的粒子数，而对³H₄能级粒子数影响不大，从而降低了³F₄和³H₄能级间布居数反转的难度，极大地提高了1.47μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料，而掺杂一定浓度的Ho³⁺离子有利于提高Tm³⁺离子在1.47μm波段的发光效率. 关键词： 重金属氧化物玻璃 光谱性质 3+/Ho³⁺离子')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺离子 能量传递     

Yb3+/Ho3+/Tm3+三掺杂LiTaO3多晶材料的上转换发光特性

采用高温固相合成法制备了多组Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺不同物质的量分数掺杂的LiTaO₃多晶材料,测试了双掺Yb³⁺/Ho³⁺,Yb³⁺/Tm³⁺和三掺Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺的LiTaO₃多晶的X射线衍射图谱、紫外-可见吸收谱和上转换荧光发射谱。X射线衍射(XRD)结果显示,稀土离子掺杂没有改变LiTaO₃多晶的物质结构,这表明稀土离子以取代基质离子的方式进入了晶格中。样品的紫外吸收边显示,增加Ho³⁺或Tm3⁺物质的量分数会导致吸收边先红移再蓝移。在980 nm泵浦光激发下,可见光区域中出现上转换蓝光(475 nm)、绿光(545 nm)和红光(663 nm和650 nm)发射,通过改变LiTaO₃中的激活离子Ho^3+<...     

不同Tm3＋浓度掺杂碲酸盐玻璃光谱性质研究

制备了70TeO₂-20WO₂-10ZnO-xTm₂O₃系统玻璃，根据所测玻璃的吸收光谱，应用Judd-Ofelt(J-O)理论计算出Tm^3＋离子在碲酸盐玻璃的J-O强度参数、Tm^3＋在玻璃中的自发辐射概率A、荧光分支比β及荧光辐射寿命 τ_R 等各项光谱参数.测定了玻璃的荧光光谱，并计算了Tm^3＋在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截 面.比较了Tm^3＋在不同掺杂浓度下的光谱特性，认为当Tm₂O₃掺杂浓度达到 0.8wt％—1wt%时，所获得的荧光强度与荧光线宽达到最佳值，掺Tm^3＋ 碲酸盐玻璃是一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料. 关键词： 碲酸盐玻璃 宽带光纤放大器 荧光线宽 荧光峰值发射截面     

Er3+/Nd3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃近红外发射和能量传递机理

为满足通信网络飞速发展对密集波分复用系统(DWDM)传输容量需求的不断增加,对DWDM系统核心器件掺铒光纤放大器(EDFA)性能的要求也越来越高。碲酸盐玻璃因其具有稀土离子溶解度高,声子能量低和高折射率等优点已成为替代传统掺铒石英光纤的理想材料。掺稀土碲酸盐玻璃可以作为宽带光纤放大器的理想增益介质来实现信号有效放大,因此提高掺铒碲酸盐玻璃光谱性能并拓展其放大带宽对DWDM系统扩容具有重要意义。通过Er³⁺、 Nd³⁺和Tm³⁺共同掺杂提高碲酸盐玻璃的放大带宽以获得超宽带发光。Er³⁺、 Nd³⁺和Tm³⁺分别通过跃迁产生1.55、 1.34和1.85μm波段的发光,且三个近红外发射波段基本相邻。采用三种离子共掺的方式,通过离子间发生能量传递(ET)来实现碲酸盐玻璃在连续光谱中的发光。在TeO₂-WO₃-ZnO-Na₂O-Er₂O₃碲酸盐玻璃中,先进...     

用于S波段放大器的掺铥重金属氧化物玻璃发光性质研究

制备了不同Tm³⁺离子浓度的PbO-Bi₂O₃-Ga₂O₃-GeO₂重金属氧化物玻璃，根据吸收光谱计算了JO强度参量以及Tm³⁺离子在玻璃中的自发辐射概率、荧光分支比及荧光辐射寿命等光谱参数.通过测量1470nm波段发射光谱，计算表明该玻璃系统在S波段有较宽的荧光半高宽和较大的峰值受激发射截面，但玻璃中荧光寿命随稀土离子浓度增加呈线性下降，而交叉弛豫速率随浓度的平方迅速增加.研究结果仍可表明掺铥重金属氧化物玻璃是一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料. 关键词： 重金属氧化物玻璃 3+离子')" href="#">Tm³⁺离子 S波段光纤放大器 光谱性质     

Tm3+/Yb3+共掺含LaF3纳米晶锗酸盐微晶玻璃的上转换发光及其温度传感特性

通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF₃纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比(FIR)技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现,该微晶玻璃样品在313～573 K温度范围内的最大绝对灵敏度S_a和最大相对灵敏度S_r分别为2.6×10^-4K^-1(573 K)和2.3×10^-2K^-1(313 K)。结果表明,Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。     

Ga2O3组分对Tm3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm³⁺(8.0mol%)掺杂(77-x)GeO₂-xGa₂O₃-8Li₂O-10BaO-5La₂O₃(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga₂O₃从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga₂O₃含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J_O)理论计算得到了Tm³⁺在不同Ga₂O₃含量的GeO₂-Ga₂O₃-Li₂O-BaO-La₂O₃玻璃中的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺各激发能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga₂O₃对Tm³⁺荧光光谱特性的影响.随着Ga₂O₃从4mol%增加到16mol%,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga₂O₃含量大约在12mol%时,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga₂O₃对玻璃结构与光谱参数的影响规律. 关键词： 3+掺杂锗酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗酸盐玻璃 光谱性能 Judd-Ofelt参数 热稳定性     

FLUORESCENCE MECHANISMS OF Tm3+- AND Yb3+/Tm3+ DOPED AlF3-BASED FLUORIDE GLASS

A complete set of spectroscopic parameters, including Judd-Ofelt parameters, radiative transition probabilities, radiative lifetime, branching ratios and integrated absorption cross section, have been calculated for Tm³⁺- doped fluoroaluminate (AYF) glass, based on the measured absorption spectra. The mechanism of Tm³⁺→Tm³⁺ and Yb³⁺\Leftrightarrow Tm³⁺ energy transfers and fluorescence properties have been investigated in both Tm³⁺ single-doped and Yb³⁺/Tm³⁺ double-doped AYF glasses. The cross-relaxation process, ³F₄+³H₆→2³H₄, is proved, which makes the optimum Tm³⁺ concentration of 1.77μm fluorescence (³H₄→³H₆) much higher than 1.45μm fluorescence (³F₄→³3H₄) in Tm³⁺:AYF glasses. In Yb³⁺/Tm³⁺:AYF glasses, a stronger concentration quenching is found for the 476nm emission than that for the 797nm emission, and is discussed under the 970nm-excitation.     

Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

用高温熔融法制备了相同质量百分比浓度4%Tm₂O₃掺杂浓度下(90-x)GeO₂-xNb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔百分比x=1,2,4,6,8)以及Tm₂O₃掺杂浓度分别为质量百分比1%,2%,3%,4%下86GeO₂-4Nb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔分数)系列玻璃.研究了Nb₂O₅组分对玻璃热稳定性,荧光强度和J-O参数的影响.应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm³⁺离子在Nb₂O₅浓度不同时的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺离子各激发态能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Tm³⁺离子能级³F₄→³H₆(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面.从获得的吸收截面、发射截面与离子掺杂浓度计算了1.8 μm荧光波段的增益截面曲线.在808 nm波长光的激发下,研究了Tm³⁺掺杂玻璃在1.47与1.8 μm附近的荧光特性.发现当Tm₂O₃掺杂浓度为质量百分比3%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低;当Nb₂O₅摩尔分数含量大约在2%时,Tm³⁺在1.8 μm处的荧光强度最强.并讨论了Nb₂O₅组分变化对玻璃结构与光谱特性的影响情况. 关键词： 3+掺杂锗铌酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗铌酸盐玻璃 红外光谱性质 交叉弛豫 2O₅')" href="#">Nb₂O₅     

Mid-Infrared Emission Characteristic and Energy Transfer of Ho<Superscript>3+</Superscript>-Doped Tellurite Glass Sensitized by Tm<Superscript>3+</Superscript>

We report on 2.0-μm emission characteristic and energy transfer of Ho³⁺-doped tellurite glass sensitized by Tm³⁺ upon excitation of a conventional 808 nm laser diode. The Judd-Ofelt strength parameters, spontaneous radiative transition probabilities and radiative lifetime of Ho³⁺ have been calculated from the absorption spectra by using the Judd-Ofelt theory. Significant enhancement of 2.0-μm emission of Ho³⁺ has been observed with increasing Tm³⁺ doping up to 0.7 mol%. The energy transfer coefficient of the forward Tm³⁺→Ho³⁺ is approximately 17 times larger than that of the backward Tm³⁺←Ho³⁺ energy transfer. Our result indicates that the maximum gain of 2.0-μm emission, assigned to the transition of ⁵I₇→⁵I₈ of Ho³⁺, might be achieved from the tellurite glass at the concentration of 0.5 mol% of Tm₂O₃ and 0.15 mol% of Ho₂O₃. The high gain coefficient and quantum efficiency (1.16) along with the large value of the product of the stimulated emission cross-section and the measured radiative lifetime (4.12×10⁻²⁷ m²s) of the Ho³⁺/Tm³⁺-codoped tellurite glasses might find potential applications in efficient 2.0-μm laser.     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O的Tm³⁺离子单掺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ω_t(t=2, 4, 6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τ_rad等光谱参量,测量得到了不同Yb³⁺离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm³⁺离子上转换发光谱.结果显示,在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm³⁺离子上转换发光分析表明,强烈的Tm³⁺离子近红外上转换发光主要来自于Yb³⁺/Yb³⁺离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb³⁺/Tm³⁺离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm³⁺:³F₄→³H₆能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb³⁺/Tm³⁺共掺TeO₂-ZnO-Na₂O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Investigation on Tm3+-doped silicate glass for 1.8 μm emission

A Tm³⁺-doped silicate glass (SiO₂–CaO–Na₂O–K₂O) with good thermal stability is prepared by the melt-quenching method. Intense 1.8 μm emission is obtained when pumped by an 808 nm laser diode. Based on the measured absorption spectra, radiative properties are predicted using Judd–Ofelt theory and Judd–Ofelt parameters Ω_λ (λ=2, 4, 6), as well as absorption and emission cross-sections are calculated and analyzed. The difference between the measured Tm³⁺:³F₄ lifetime and the calculated lifetime is also discussed. The emission property together with good thermal property indicates that Tm³⁺-doped silicate glass is a potential kind of laser glass for efficient 2 μm laser.     

Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的升频转换发光及光学性质的JO计算

本文报道了Tm³⁺离子在MFT玻璃材料中的光学性质.测量了吸收光谱,利用JO理论计算了不同能级的寿命、跃迁分支比及跃迁几率,计算了一些能级的辐射跃迁振子强度.测量了650nm激发下蓝色升频转换发光,讨论了升频转换发光强度与激发光功率的关系,计算了¹D₂→³H₄和¹G₄→³H₆两个蓝色跃迁的发射截面.     

Mid-infrared luminescence and energy transfer of Dy3+/Tm3+ doped fluorophosphate glass

This work reports the observation of emissions at 2.9 μm, 1.8 μm and 1.47 μm from Dy³⁺/Tm³⁺ codoped fluorophosphate glass upon excitation of a conventional 800 nm laser diode. Judd–Ofelt intensity parameters and radiative properties of Dy³⁺ ions in present glasses were calculated using the Judd–Ofelt theory. The mechanism and microparameters of energy transfer processes were investigated based on photoluminescence performance and lifetime measurements. The Dy³⁺/Tm³⁺ codoped fluorophosphate glass possessing advantageous spectroscopic characteristics as well as excellent thermal stability is a promising candidate for an efficient 2.9 μm laser.