氟氧化物玻璃陶瓷中高效低阈值的红色上转换发光现象

本文报道了一种Er3 + 和Tm3 + 共掺杂新的氟氧化物玻璃陶瓷材料中高效低阈值的红色上转换发光现象。材料组份为 6 5GeO2 2 5NaF 8 5BaF 0 5Tm2 O3 1Er2 O3 (mol% ) ,文中给出了样品的制备方法。在 978nmLD激发下 ,观察到了非常强的红色上转换发光。据我们所知 ,在如此低的Er3 + 和Tm3 + 掺杂浓度下实现了如此之强的红色上转换发光 ,文献中未见报道 ;更令人惊奇的是在 2 0 0mA工作电流 (此时功率为 3 5mW )LD激发下 ,激发的功率密度为 170mW·cm-2 ,其红色光仍裸眼可见。讨论了这种高效低阈值上转换发光的机理。研究了LD的工作电流与上转换发光强度的关系     

氟氧化物玻璃中稀土ErYb与HoYb能量上转换特性研究

在特定恒温环境下烧结Er与Yb,Ho与Yb共掺杂氟氧化物两样品。用930nm激光激发,测得两样品的发光射荧光光谱,发现两样品发射荧光光谱中都分别有红光带和绿光带。由Er2O3,Ho2O3,Yb2O3的吸收谱及能级跃迁原理说明了两样品能量上转移机制及特性。     

TmYb共掺氟氧化物玻璃的间接上转换敏化发光的研究

研究了Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃在800nm半导体激光激发下的间接上转换敏化发光现象.通过Tm(0.1)Yb(3)：ZBLAN玻璃和Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃中Tm³⁺离子上转换发光的比较研究,发现在间接上转换敏化的情况下,Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃中Tm³⁺离子的上转换发光极大地增强,超过了Tm(0.1)Yb(3)：ZBLAN玻璃的水平.说明在此类上转换激发机制下,有着较高的稀土溶解度和较大的截止声子能量的材料可能有最佳的上转换效率,它将可能有比目前最好的ZBLAN材料高许多的上转换发光强度,这对于上转换研究迅速走向实际应用有重大的意义.目前尚未见到其他类似研究报道. 关键词：     

Tm3+和Er3+共掺杂氟氧化物玻璃陶瓷材料结构和上转换发光性质的研究

报道了一种新的上转换氟氧化物玻璃陶瓷材料,组份为65GeO2-25NaF-10BaF2(MFG)。研究了Tm^3 和Er^3 共掺MFG玻璃陶瓷中的发光性质。通过X射线衍射和Raman散射分析了MFG玻璃陶瓷的结构性质。分别测量了Tm^3 和Er^3 共掺MFG玻璃及玻璃陶瓷和Er^3 单掺MFG玻璃中的红外发射谱（λex=488nm)和上转换发射谱（λex=978nm)。给出了稀土离子掺入微晶的证据;（1）和MFG：1mol%Tm^3 、2mol%Er^3 玻璃相比,在978nmLD激发下,MFG：1mol%Tm^3 、2mol%Er^3玻璃陶瓷中红色上转换发光大大增强,红不与绿光的比值大大提高。（2）在488nm激光激发下,玻璃陶瓷样品中Tm^3 离子1．7μm左右的发射光谱明显窄化。最后讨论了玻璃陶瓷这种结构上转换发光的影响和其在上转换发光及光通信中的应用潜力。     

Er3+:Yb3+共掺杂氟氧混合物玻璃的上转换发光研究

制备了化学配方为 (5 0 -x)GeO2 ·PbF2 ·WO3·(6 +x)CdF2 ·1 4Yb2 O3·0 6Er2 O3(x =10 ,2 0 ,30 )氟氧混合物玻璃。研究了 930nm发光二极管激发下Er3+ :Yb3+ 共掺杂情形下的Er3+ 离子的上转换发光特性 ,观测到了Er3+ 离子中心波长位于 5 4 3,5 5 0和 6 5 5nm处的三个强荧光发射带。通过对样品的反斯托克斯喇曼光谱的测量 ,确定了基质的最大声子能量 ,在此基础上分析了上转换荧光的产生机制。利用基质的平均电负性差和平均阳离子场强这两个参数 ,讨论了基质材料中GeO2 和CdF2 含量的调整对上转换发光的影响。     

Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃的直接上转换敏化发光

本文首次研究了Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃在966nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。测量发现存在很强的^1G4→^3H6的474nm三光子和较弱的^1D2→^3H6的362nm,^1D2→^3F4的452nm,^1G4→^3F4的650nm三光子以及^3F3→^3H6的681nm二光子上转换发光。并对他们的上转换机理做了简要的讨论分析。     

Tm^3＋掺杂的PWG玻璃材料上转换发光的研究

对ＧｅＯ２－ＰｂＦ２－ＷＯ３－Ｔｍ２Ｏ３不同配比的情况下玻璃样品的制备进行了研究,测量了不同组份样品ＰＷＧ玻璃系统的Ｒａｍａｎ光谱,确定了Ｔｍ＾３＋在这个玻璃系统中蓝色上转换发光的有效泵浦波长为６５０ｎｍ,观察了在６５０ｎｍ激发下不同组份样吕的室温上转换发光。     

掺Er~(3 )氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象 ,发现其上转换机理主要是Er3 与Yb3 离子间的能量传递上转换而不是Er3 离子的步进多光子吸收 .研究发现由于稀土离子优先富集到PbxCd1-xF2 微晶中 ,形成数个稀土离子组成的耦合团 ,使其存在强烈的团簇效应 ,一方面导致了上转换荧光非常强 ,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F P曲线存在逐渐弯曲的“典型”饱和现象 .还发现在ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷中 ,两个处在激发态的Yb3 离子形成了团簇的耦合态2 F25/ 2 F5/ 2 (Yb3 Yb3 ) ,它在 96 6nm激光产生的一种全新的上转换合作辐射荧光     

掺Er~(3+)的氟氧化物微晶玻璃上转换及近红外光谱性质

研究了组份为46SiO2-46PbF2-5Al2O3-3ZnF2(mol%),外掺4ErF3(mol%)的氟氧化物玻璃样品在微晶化前后的性能。根据样品的DTA曲线分析了其热稳定性,测试了微晶化前后Er3+的吸收光谱、上转换及近红外荧光光谱,根据样品的XRD图谱对比得到了其微晶相PbF2。结合能级图和荧光光谱分析了微晶化对光谱性质的影响。研究表明,微晶化后上转换荧光强度得到了极大的提高,特别对667nm的红光,其作用更为明显,微晶化对1.5μm荧光的有效半高宽几乎没有影响,但却极大地削减了峰值发射截面,显著地减小了Δλeff×eδ。     

掺Er3+氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象,发现其上转换机理主要是 Er³⁺与Yb³⁺离子间的能量传递上转换而不是Er³⁺离子 的步进多光子吸收.研究发现由于稀土离子优先富集到Pb_xCd_1-xF2微晶中,形成数个稀土离子组成的耦合团,使其存在强烈的团簇效应,一方面导 致了上转换荧光非常强,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F-P曲线 存在逐 关键词： 直接上转换敏化 氟氧化物玻璃陶瓷 上转换合作辐射荧光     

Tm3+离子掺杂氟铝酸盐玻璃红外及上转换光谱性质

制备了Tm^3 掺杂氟铝酸盐玻璃，以实测的吸收光谱使用Judd-Ofelt理论详细计算了Tm^3 在氟铝酸盐玻璃中的光谱参数，在此基础上研究了Tm^3 离子掺杂氟铝酸盐玻璃的上转换光谱性质和红外光谱性质。研究表明：在800nm激光二级管激发下，1.45μm（^3F4→^3H4)荧光浓度猝灭要明显强于1.77μm（^3H4→^3H6)荧光；在655nm激发下上转换荧光主要是由单个Tm^3 离子的步进二光子吸收过程所致。     

Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂氟硼酸盐玻璃材料光学跃迁及红外到可见上转换

利用 J-O理论和吸收光谱实验数据计算了 Er3 +掺杂的氟硼酸盐玻璃材料的光学跃迁参数 ,从而得到了一些能级间跃迁的振子强度、跃迁几率、分支比、及寿命等数据。在室温下观察到了在 970 nm LD激发下红色和绿色上转换发光 ,讨论了红色上转换发光强度与 LD电流的关系。     

掺Yb3+双包层光纤激光器中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了激光二极管阵列泵浦的双包层掺Yb3+光纤激光器中频率上转换产生可见光的现象,对可见光区的光谱进行了测量,发现该上转换过程包括倍频效应和稀土离子间的合作发光效应,并对频率上转换的通道进行了分析.     

晶粒尺寸调控Er~(3+)掺杂微晶玻璃上转换发光颜色的研究

首先,使用高温熔融冷却技术,制备了不同掺入比例的NaF,YF_3玻璃样品。然后将退火后的玻璃样品切割加工成15mm×15mm×3mm,实施抛光处理。最后,通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。将样品在600℃下热处理2h后,在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。对样品进行了XRD,TEM和EDX的分析,可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析,探讨了Er~(3+)在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征,当晶粒尺寸由大变小时,Er~(3+)逐渐由红光发射转向绿光发射。通过析晶活化能的分析,确定了NaF可以改善玻璃网络结构,当NaF含量降低时,可以提高玻璃网络结构的完整性,增加玻璃样品的析晶活化能,降低了微晶玻璃样品的析晶能力,进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。因此:当样品中NaF含量较高时,晶粒尺寸较大,晶粒中的Er~(3+)浓度较高,使得Er~(3+)-Er~(3+)之间的交叉驰豫作用增强,导致Er~(3+)红光发射较强;相对应地,NaF含量较低时,晶粒尺寸较小,晶粒中Er~(3+)浓度较低及交叉弛豫减弱,因此,Er~(3+)绿光发射增强。通过改变玻璃组分,调节微晶玻璃中晶粒尺寸,实现了对Er~(3+)在微晶玻璃中发光颜色的调控。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂氧氟硼硅酸盐微晶玻璃绿色上转换发光的温度特性

采用高温熔融法和热处理工艺制备得到透明的Er3+/Yb3+共掺杂氧氟微晶玻璃。XRD结果证实析出的纳米晶相为Ba YF5。在980 nm激发下,观察到强的绿光发射,源于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的上转换发光。根据荧光强度比(FIR)的方法研究了微晶玻璃上转换荧光的温度传感特性,其最大灵敏度在523 K时为0.003 4 K-1,表明Er3+/Yb3+共掺氧氟硼硅酸盐微晶玻璃上转换发光在高精度温度传感器方面具有一定的应用前景。     

800nm激发下AlF3基氟化物玻璃中高掺杂Er3+的上转换光谱性质

在８００ｎｍ激光二极管激发下,研究高掺杂Ｅｒ＾３＋（摩尔比大于３％）的ＡｌＦ３基（ＡＹＦ、ＡＺＦ）玻璃的红外－可见上转换发光性质。在ＡＹＦ玻璃中,５５０ｎｍ绿光上转换最佳Ｅｒ＾３＋掺杂摩尔比为６％,而在ＡＺＦ玻璃中为１２％。随着Ｅｒ＾３＋掺杂量的增加,红光与绿光上转换发光强度比（Ｉｒ／Ｉｓ）增加。这被认为与两个Ｅｒ＾３＋离子（一个在４Ｉ０／２态、另一个在＾４Ｓ３／２）的交叉弛豫过程有关。同时由于此     

Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂玻璃陶瓷50SiO_2-50PbF_2的上转换及中红外发光特性

玻璃陶瓷又称为纳米微晶玻璃,是玻璃基质中包含约10nm的纳米微晶。在稀土掺杂的玻璃陶瓷中,稀土主要掺杂在氟化物纳米晶中。这种材料在发光应用中具有氟化物和氧化物的优点,是上转换发光和中红外发光效率高的基质材料。研究Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷(50SiO2-50PbF2-1.0YbF3-0.5HoF3)的上转换和中红外发光性质。玻璃陶瓷吸收光谱的半高宽比玻璃前驱物更窄,而且长波吸收峰的Stark劈裂更加明显,表明稀土离子掺杂在晶体中。通过吸收光谱计算了J-O参数,Ω2值(0.17×10-20 cm2)比氟化物玻璃ZBLA(2.28×10-20 cm2)的低很多。在980nm激光激发下,Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷有很强的绿光上转换荧光和蓝光、红光上转换荧光。与玻璃相比,绿光和蓝光光强增强明显,而红光基本不变。玻璃陶瓷中的Ho离子掺杂在声子能量低的PbF2晶体中,低的声子能量使发光能级的无辐射弛豫率降低,从而增加了绿光和蓝光的上转换效率。低的无辐射弛豫率同时也降低了红光上转换中间能级(5 I7)的粒子数布居,因此红光上转换没有增强。在980nm激光激发下Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷有很强的2.9μm中红外荧光,而在玻璃前驱物中观察不到中红外荧光。     

Er~(3+)掺杂高氟浓度透明氟氧化物玻璃陶瓷的微观结构和光谱性质

研究了Er~(3+)掺杂的高氟浓度的透明氟氧化物玻璃陶瓷的微观结构和光谱性质.采用不同条件制备了两组初始组分为50SiO_2-45PbF_2-5PbO-1ErF_3的样晶,利用氟离子电极对实验样品的最终氟含量进行测定,表明了烧结过程中坩埚加盖可以有效地增加最终生成样品的氟含量.对样品进行了X射线衍射、透射电镜、吸收光谱以及上转换光谱的测试,结果显示,与低氟含量的先驱样品为非晶态不同,高氟含量的先驱样品中出现了β-PbF_2结晶,高分辨透射电镜像表明该结品为球形且颗粒尺寸大约在10～15 nm.吸收光谱、J-O参数和上转换光谱进一步证明了高氟含量的先驱样品中Er~(3+)存在于玻璃基质和β-PbF_2微晶中.退火后,玻璃基质中的Er~(3+)进入了PbF_2微晶中,显示了比退火前强的上转换发光强度.     

980 nm激光泵浦下掺Er3+碲酸盐玻璃的光子雪崩上转换

在980 nm激光二极管的抽运下,掺Er3 碲酸盐玻璃辐射出很强的绿色上转换荧光,荧光强度与抽运功率呈非线性关系,发光强度和积累时间与激光抽运功率的关系研究表明存在雪崩阈值44 mW.发现光子的积累时间(几十毫秒量级)远大于荧光的寿命,且积累时间随抽运功率的增大而减小.与早先报道的690和579 nm抽运波长相比,980 nm是更加有效的抽运波长.