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     

Er~(3+)掺杂新型GeS_2-In_2S_3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980nmLD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526nm、549nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549nm处绿光较强.549nm处上转换荧光寿命为0.34ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526nm、549nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

OH~-对磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响

本文系统研究了 Yb3 + 、Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃中 OH- 含量与铒玻璃荧光寿命和光谱性质的关系 .结果表明 OH- 基团的存在使得 Er3 + 离子的荧光强度显著降低 ,荧光寿命大大缩短 .比较了三种不同 Al2 O3 含量 ( 5mol% ,8mol%和 1 3 mol% )的铒玻璃在 2 .9μm波长处的红外吸收系数与铒离子荧光寿命的关系 ,发现玻璃中 OH- 在 2 .9μm的吸收系数和 Er3 +的4 I13 / 2 能级离子衰减速率成线性关系 ,不同 Al2 O3 含量的玻璃具有不同 Er3 + 和 OH- 基团的相互作用参量和不同的荧光寿命值及量子效率 .并从玻璃结构上解释了 Al2 O3 含量对除水机制和光谱性质的影响 .经过充分除水后的铒玻璃荧光寿命可达到 9.1 ms     

970nm抽运下Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性

研究了Er3+/Yb3+共掺、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃在970nm抽运下的荧光光谱和上转换光谱性质，测试了Er3+离子的4I11/2和4I13/2能级荧光寿命变化情况.结果发现Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的常规荧光谱线在1450—1700nm区域明显加宽，并在1630nm有一荧光峰，可能是Tm3+：1G4→3F2跃迁产生.上转换发光研究表明，由于碲酸盐玻璃声子能量低的缘故，三种共掺系统下都存在上转换发光现象.在Er3+/Yb3+/Tm3+共掺中，上转 关键词： Er3+/Yb3+/ Tm3+共掺 碲酸盐玻璃 荧光 上转换光谱     

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。     

碱金属和碱土金属氟化物对掺Er3+氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺Er3+氟磷酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对铒氟磷玻璃的吸收和发射截面、荧光半高宽,Judd-Ofelt强度参数和上转换发光强度等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃系统进行了比较.研究表明碱金属K+和碱土金属Sr2+掺杂高的玻璃更适宜用作光放大器基质.含12mol%K+的氟磷玻璃展现出7.83×10-21cm2的高发射截面和最小的荧光上转换强度;含23mol%Sr2+的氟磷玻璃则有7.58×10-21cm2的高发射截面、65nm的荧光半高宽及8.6ms的长的上能级荧光寿命.     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-Li2O-B2O3-GeO2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+/Yb3+共掺的70TeO2-5Li2O-(25-x)B2O3-xGeO2(x=0,5,10,15,20 mol%)系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面.结果表明:随着GeO2含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70 nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13/2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料.     

Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3 掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱 ,分析了重金属氧氟硅酸盐玻璃中Er3 的上转换发光机理 .结果表明 :通过 975nm的激光二极管激发 ,在室温下同时观察到蓝光 (4 1 1nmj)、绿光(5 2 5和 5 4 3nm)和红光 (6 5 5nm) ,分别是由于Er3 离子2 H9 2 →4 I1 5 2 ,2 H1 1 2 →4 I1 5 2 ,4 S3 2 →4 I1 5 2 ,和4 F9 2 →4 I1 5 2 跃迁 .随Er2 O3浓度的增加 ,蓝光、绿光和红光的发光强度都增强 ,上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收 ,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程 ,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程 .拉曼光谱发现 ,对Er3 离子在重金属氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光 ,玻璃结构中的PbF2 起到重要作用     

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.     

Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱，分析了重金属氧氟硅酸盐玻璃中Er3+的上转换发光机理. 结果表明：通过975nm的激光二极管激发，在室温下同时观察到蓝光(411nmj)、绿光(525和543nm)和红光(655nm)，分别是由于Er3+离子2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2, 和4F9/2→4I15/2跃迁. 随Er2O3浓度的增加，蓝光、绿光和红光的发光强度都增强，上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收，强烈的绿 关键词： Er3+离子 重金属氧氟硅酸盐玻璃 上转换光谱 发光机理     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺铋硼酸盐玻璃的研究

用高温熔融法制备了Er^3 单掺和Er^3 /Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品，测量了上述玻璃样品的吸收光谱，荧光光谱，荧光寿命以及红外透过率。对高浓度掺杂Er^3 的铋硼酸盐玻璃中的浓度猝灭现象作出了解释。分析了Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品中Yb^3 离子对Er^3 离子的敏化过程。研究发现Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃在1．5～1．6μm波段有宽达81nm的荧光半峰全宽。实验还发现在熔制过程中通入氧气对其荧光寿命和红外透过率都有明显的提高。由于该玻璃材料表现出较好的物化性能。因此该材料可望成为宽带光纤放大器的适宜的基质材料。     

宽带光放大器用掺Er3+碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er^3 的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er^3 在玻璃中的吸收光谱和970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er^3 离子的J-O强度参量Ωt(t=2,4,6)和其1．5μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er^3 在TWZOF玻璃中具有较大的1．5μm发射截面,其峰值发射截面为0．86pm^2;同时,Er^3 在TWZOF玻璃中具有很大的1．5μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83nm之间;Er^3 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω4均增大;Er^3 离子1．5μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。     

镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得-奥菲而特理论分析

采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺铒硼硅酸盐玻璃、镱铒共掺硼硅酸盐玻璃样品.依据扎得-奥菲而特(Judd-Ofelt,J-O)理论计算了三价铒离子扎得-奥菲而特强度参量Ωk(k=2,4,6)和自发辐射寿命、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量.用麦克库玻(McCumber)理论分析了镱铒共掺硼硅酸盐玻璃铒离子上转换红光(4F9/2→I15/2)、绿光(2>H11/2→I15/2)的受激发射截面.结果表明,随着掺铒硼硅酸盐玻璃中铒离子浓度的增加,扎得-奥菲而特参量Ω2变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃的Ω2则随掺镱浓度的提高而增大,且高于已有的硅酸盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加.     

掺Yb3+氧化镧钇透明激光陶瓷的光谱特性

采用传统陶瓷烧结工艺,在无压还原气氛下低温制备出透明性良好的掺Yb3+氧化镧钇透明激光陶瓷,测试了其在室温下的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命.结果表明,掺Yb3+氧化镧钇透明激光陶瓷的吸收系数随着Yb3+掺杂浓度的增加而增大,最强吸收峰974nm处的吸收截面为0.90～1.12×10－20 cm2;主发射峰1 032 nm和1 075 nm处的发射截面分别为1.05×10－20 cm2和0.87×10－20 cm2; Yb3+掺杂浓度为5at.%时荧光寿命为1.38 ms,并随Yb3+掺杂浓度的增加而减小;当Yb3+掺杂浓度超过10at.%时,样品中存在严重的浓度猝灭.产生浓度猝灭的原因是高掺杂时离子间存在合作上转换和能量转移.     

掺E~(3+)石英光纤中频率上转换的实验研究

首次报道了实验研究连续1064nm激光泵浦的掺Er~(3+)石英光纤中频率上转换过程.测量了Er~(3+)/GeO_2/SiO_2和Er~(3+)/Al_2O_3/GeO_2/SiO_2两种光纤发射的可见荧光谱,并用Er~(3+)离子的双光子吸收和受激态吸收过程解释了频率上转换现象.     

阳离子对Er3+掺杂硼酸盐玻璃结构和发光特性的影响

针对Si/Al掺杂量增大使BaO-(1-x)SiO₂-xAl₂O₃-B₂O₃-0.005Er³⁺(x=0,0.5,1,摩尔分数)玻璃样品的1 540 nm红外发光和540 nm上转换发光强度呈现相反的变化趋势,讨论了阳离子掺杂对稀土离子周边对称性和电负性变化与荧光行为的内在关系。红外傅里叶透射光谱显示,不同掺杂浓度下样品的最大声子能量没有明显变化,说明光谱随掺杂浓度的变化与玻璃体系的最大声子能量无关。根据Judd-Ofelt理论计算了⁴I_13/2和⁴S_3/2能级的光学参数,通过比较两能级的跃迁几率(A)、寿命(τ)、荧光分支比(β)和受激发射截面(σ)等光学参数,发现⁴I_13/2能级和⁴S_3/2能级的相关参数呈现相反的趋势。最后测试了样品⁴I_13/2能级下1 540 nm的寿命,进一步从电负性角度考虑了样品的发光效率。理论计算和实验结果相符。     

掺钛宝石的光谱研究

用IFUS(Induction Field Up-shift Method)方法生长了浓度高,光学质量好的Ti:Al2O3单晶,通过测量Ti3+离子的吸收,激发,荧光光谱以及荧光寿命,分析研究了Ti:Al2O3单晶的发光特性和发光谱随温度的变化,(τFluo=3.1μs,300K;β=[Ti3+]/[Ti]=0.999,αm/αr=380,α488nm=9.5cm-1。     

Spectroscopic properties in Er³⁺/Yb³⁺ Co-doped fluorophosphate glass

Using the technique of high-temperature melting, a new Er 3+ /Yb 3+ co-doped fluorophosphate glass was prepared. The absorption and fluorescence spectra were investigated in depth. The effect of Er 3+ and Yb 3+ concentration on the spectroscopic properties of the glass sample was also discussed. According to the Judd–Ofelt theory, the oscillator strength was computed. The lifetime of 4 I 13/2 level (τ m ) of Er 3+ ions was 8.23 ms, and the full width at half maximum of the dominating emission peak was 68 nm at 1.53 μm. The large stimulated emission cross section of the Er 3+ was calculated by the McCumber theory. The spectroscopic properties of Er 3+ ion were compared with those in different glasses. The full width at half maximum and σ e are larger than those of other glass hosts, indicating this studied glass may be a potentially useful candidate for high-gain erbium-doped fiber amplifier.     

Upconversion fluorescence spectroscopy of Er~(3+)-doped lead oxyfluorosilicate glass

Upconversion fluorescence emission of Er3+-doped oxyfluorosilicate glass excited at 975 nm is experimentally investigated. The results reveal that the intense green and red emission, and weak blue emission centered at 525, 543, 655, and 410 nm, respectively. A two-photon upconversion process is assigned to the green and red emission while a three-photon process is responsible for blue upconversion. The possible upconversion mechanisms are discussed based on excited state absorption and energy transfer between excited Er3+ ions. The intense upconversion fluorescence of Er3+-doped lead oxyfluorosilicate glass may be a potentially useful material for developing upconversion optical devices.