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Ωt(t=2,4,6)、自发辐射概率Ar、辐射寿命τr等.计算了Ho3+的吸收截面σa(λ)和受激发射截面σa(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3.9 ms,2.0 μm处的最大发射截面为9.15×10-21cm2.在O.5 mol%Tm2O3和0.15 mol%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,σe×τm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.     

氟化物对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO2-(30-x)ZnO-xZnF2-0.15Er2O3-1.5Yb2O3(x=0,5,10,15,20)的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er3+离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现:碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er3+离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。     

氟化物对Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO₂-（30-x）ZnO-xZnF₂-0.15Er₂O₃-1.5Yb₂O₃（x=0,5,10,15,20）的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er³⁺离子的410,555,670nm上转换发光和2~3μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现：碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er³⁺离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。     

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.     

掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的上转换发光性能研究

研究了掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的吸收光谱和上转换荧光光谱,探讨了Er³⁺在 氟(卤)磷碲酸盐玻璃中的上转换发光机理.在975nm激光二极管抽运下产生强烈的上转换红光 及绿光,且红光的发光强度要远远大于绿光.以PbCl₂取代PbF₂后, 红光的发光强度下降,而绿光却没有明显变化;以ZnCl₂取代ZnF₂ 达5mol%时,红光和绿光的发光强度均明显增大.关键词：氟(卤)磷碲酸盐玻璃上转换发光3+离子')\" href=\"#\">Er³⁺离子     

掺饵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974nmLD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Er^3 的受激发射截面，分析了碲酸盐玻璃中Er^3 离子的上转换发 光机制，研究了Yb^3 离子对Er^3 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。     

碲酸盐玻璃中稀土离子发光寿命的研究

掺稀土碲酸盐玻璃是宽带光纤放大器的一种非常重要的材料,具有传送区域宽、玻璃稳定性好等特点.讨论了在980 nm     

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974nmLD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。     

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：Yb^3 ／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Bi2O3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Bi2O3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．     

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.     

Er3+/Ce3+共掺碲铋酸盐玻璃的制备及光谱特性提高研究

采用高温熔融退火法制备了系列 80TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-0.5Er₂O₃-xCe₂O₃ (x=0,0.25, 0.5,0.75,1.0 mol%)和(80-y) TeO₂-10Bi₂O₃-10TiO₂-yWO₃-0.5Er₂O₃-0.75Ce₂O₃ (y=3,6,9,12 mol%)的碲铋酸盐玻璃.测试了玻璃样品400-1700 nm范围内的吸收光谱, 975 nm抽运下的上转换发光谱和1.53 μm波段荧光谱, 以及808 nm激励下的Er³⁺离子荧光寿命和无掺杂玻璃样品的Raman光谱, 并结合Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er³⁺离子光谱参数.结果表明, 在掺Er³⁺碲铋酸盐玻璃中引入Ce³⁺离子进行Er³⁺/Ce³⁺共掺, 通过Er³⁺离子⁴I_11/2能级与Ce³⁺离子²F_5/2 能级间基于声子辅助的能量传递过程,可以有效抑制Er³⁺离子上转换发光并明显增强其 1.53 μm波段荧光;同时,在现有Er³⁺/Ce³⁺共掺玻璃组分基础上引入WO₃, 可进一步提高1.53 μm波段荧光并展宽其荧光发射谱. 研究结果对于获取优异光谱特性的宽带掺Er³⁺光纤放大器玻璃基质具有实际意义.     

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     

Improvement of Er:I11/2→Ce:F5/2 energy transfer rate in Er/Ce co-doped TeO2-ZnO-Na2O-Nb2O5 glasses

The B₂O₃ component was introduced into Er³⁺/Ce³⁺ co-doped TeO₂-ZnO-Na₂O-Nb₂O₅ glass to improve energy transfer rate of Er³⁺:⁴I_11/2→Ce³⁺:²F_5/2 phonon-assisted cross-relaxation process. With the 6 mol% substitution of B₂O₃ for TeO₂, the energy transfer rate increased from 1300 to 1831 s⁻¹ and the fluorescence intensity increased by about 13.4%. However, the more B₂O₃ substitution in the same glass system reduced the quantum efficiency of Er³⁺:⁴I_13/2→⁴I_15/2 transition due to the higher OH⁻ group concentration. The results show that an appropriate amount of B₂O₃ component can be used to improve the phonon-assisted energy transfer rate and enhance 1.53 μm fluorescence emission by increasing the phonon energy of host glass. The effect of B₂O₃ on the energy transfer process, the lifetimes of the ⁴I_11/2 and ⁴I_13/2 levels, and the upconversion emission have also been investigated.     

Green and red up-conversion emissions and thermometric application of Er^3＋-doped silicate glass

The green and red up-conversion emissions centred at about 534, 549 and 663 nm of wavelength, corresponding respectively to the ^2H11/2 → ^4I15/2, ^4S3/2 → ^4I15/2 and ^4F9/2 → ^4I15/2 transitions of Er^3＋ ions, have been observed for the Er^3＋-doped silicate glass excited by a 978 nm semiconductor laser beam. Excitation power dependent behaviour of the up-conversion emission intensity indicates that a two-photon absorption up-conversion process is responsible for the green and red up-conversion emissions. The temperature dependence of the green up-conversion emissions is also studied in a temperature range of 296-673 K, which shows that Er^3＋-doped silicate glass can be used as a sensor in high-temperature measurement.     

The influence of cation additives on the NIR luminescence intensity of Er3+-doped borate glasses

Er3+-doped 25BaO-(25-x)SiO2-xAl2O3-25B2O3 transparent glasses are prepared with x = 0,12.5 and 25 by a solid-state reaction.The Er-related NIR luminescence intensity,which corresponds to the transition of 4I15/2-4I13/2,is obviously altered with different silicon/aluminum ratios.The Judd-Ofelt parameters of the Er3+ ions are adopted to explain the intensity change in the NIR fluorescence,and the Raman scattering intensity versus the amount of Al and/or Si components are discussed.The spectra of the three samples are quite similar in the peak positions,but different in intensity.The maximal phonon density of state for the samples is calculated from the Raman spectra and is correlated to the NIR luminescence efficiency.     

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.     

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。