Cr4+, Nd3+共掺的钆镓石榴石(Cr, Nd∶GGG)的光谱性能与光谱参数的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+, Nd3+∶GGG)晶体, 研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质, 以及晶体中Cr离子浓度对Nd离子光谱性质的影响. 应用Judd-ofelt理论计算了强度参数Ωt (t=2, 4, 6), 自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数. 应用McCumber理论计算了4F3/2→4I11/2能级跃迁的受激发射截面. 结果表明 Cr3+在300～900 nm之间较强地增加了吸收截面, 尤其是伴随Cr3+→Nd3+有效的能量转移. Cr4+在1.06 μm附近的吸收减弱了Nd离子的发射截面.     

掺Er^3＋重金属氧氟硅酸盐玻璃的光谱性质与Judd—Ofelt理论分析

制备了掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃，研究了玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质，应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t＝2，4，6)、Er^3 离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。应用McCCumber理论，计算了能级^413/2→^4I15/2跃迁的受激发射截面。结果表明：掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。对Er^3 离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现，掺Er^3 重金属氧氟硅酸盐玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当，大于磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃。     

掺Er~(3+)重金属氧氟硅酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

制备了掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质,应用Judd Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。应用McCumber理论,计算了能级4I13 2→4I15 2跃迁的受激发射截面。结果表明:掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。对Er3+离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现,掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当,大于磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃。     

钨酸钕单晶光谱及其上转移发光

采用提拉法生长出钨酸钕Nd2(WO4)3单晶,通过光谱测试研究了Nd^3 的能级结构,采用波长为808nm激光二极管作为激发光源,室温下观测到457和657nm两个波段的上转换荧光,分别相应于^2D5/2→^4I11/2和 ^2G7/2→^4I9/2跃迁,457和657nm处的上转移荧光强度与激发光功率分别成线性关系和平方关系。     

新型激光晶体α—Nd：Ba3Y（BO3）3光谱性能研究

研究了高温相掺钕硼酸钇钡α Nd∶Ba3Y(BO3)3(α NBYB)晶体的光谱特性。α NBYB晶体具有R3空间群结构。吸收光谱表明:该晶体在808nm左右有比较强的吸收峰,其对应于4I9 2→4F5 2,2H9 2的能级跃迁,半峰宽(FWHM)15nm,相应的吸收截面为1.56×10-20cm2,荧光光谱表明:4F3 2→4I11 2能级跃迁有很强的荧光发射,其发射波长为1.058μm,相应的荧光寿命为70μs,发射跃迁截面为1.82×10-19cm2,并用J O理论计算了该晶体的振子强度参数:Ω2=1.43×10-20,Ω4=2.08×10-20,Ω6=2.45×10-20cm2。     

含纳米晶颗粒的Yb3+/Er3+共掺透明碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质研究

在组成为15Li2O-15Nb2O5-70TeO2-0.1Er2O3-0.4Yb2O3（%, 摩尔分数）的碲酸盐玻璃基础上, 采用两步热处理法制备了透明的含纳米晶颗粒碲酸盐玻璃陶瓷. 通过X射线衍射（XRD）测试表明, 玻璃陶瓷中的晶体颗粒组成为Yb6Te5O19.2或Er6Te5O19.2, 晶粒尺寸约为55 nm. 根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中的光谱参数Ωt（t＝2, 4, 6）以及Er^3＋：4I15/2→4I13/2跃迁自发辐射几率, 根据McCumber理论计算了Er^3＋：4I13/2→4I15/2跃迁的发射截面. 测试了基质玻璃和玻璃陶瓷的拉曼光谱, 对比研究了铒离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中1.5 μm处荧光和上转换光谱特性.     

掺铬高温相硼酸镧钪的光谱研究

报道了掺铬高温相硼酸镧钪Cr^3 :LaSc3(BO3)4(α－CLSB）晶体的光谱特性，吸收光谱表明：CLSB晶体在可见光区有两个吸收带，吸收峰值分别位于457和654nm处，吸收系数均为19．07。室温荧光光谱则表现为一个源自于4T2→4A2能级跃迁的780－1120nm的宽带发射，其半峰宽为167nm，峰值为963nm，其荧光寿命为17us。通过计算得出了铬离子所处的晶场强度Dq和拉卡参数B分别为1529和675cm^-1，Dq/B=2.26，研究结果表明：掺铬高温相硼酸镧钪有望成为一种新的可调谐激光晶体。     

掺Nd3+碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃, 测量了试样的吸收光谱、发射光谱, 计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2, Ω4, Ω6), 给出了Nd3+离子的发光特性(A, β, τrad, σ)的计算结果, 研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制. 研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性. 当x为0.5时荧光强度和发射截面最大, 即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020 ions·cm-3). 碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致.     

Nd^3＋：Gd3Ga5O12透明陶瓷纳米粉体的制备及光谱性能的研究

采用溶胶-凝胶法合成了用于Nd：Gd3Ga5O12（GGG）透明激光陶瓷的多晶纳米粉体，并利用XRD、SEM、荧光光谱分析对所得的GGG纳米粉体进行了分析。XRD分析结果表明：样品属于体心立方的晶体结构，随着温度的升高，粉体的晶化程度也相应提高，衍射峰强度增强，宽度减小，说明粉体粒径逐渐长大；SEM观察发现，获得了单分散、形状规则、似球形的GGG纳米粉体，且随着烧结温度的提高前驱粉体粒度不断增加。1000℃，12h是形成Nd：GGG纯相的较好的温度和烧结时间；荧光发射的最强峰位于1．06μm处，是Nd^3＋的^4I3/2→^4I11/2能级跃迁导致的荧光发射。溶胶-凝胶法制得的Nd：GGG粉体是比较均匀的，粒度较小的，纳米级的晶粒，有利于透明的陶瓷烧强，因此是比较合适的透明陶瓷前驱原料。     

新型激光晶体α-Nd∶Ba3Y(BO3)3光谱性能研究

研究了高温相掺钕硼酸钇钡α-Nd∶Ba3Y(BO3)3(α-NBYB)晶体的光谱特性. Α-NBYB晶体具有R3空间群结构. 吸收光谱表明: 该晶体在808 nm左右有比较强的吸收峰, 其对应于4I9/2→4F5/2,2H9/2的能级跃迁, 半峰宽(FWHM)15 nm, 相应的吸收截面为1.56×10-20 cm2, 荧光光谱表明: 4F3/2→4I11/2能级跃迁有很强的荧光发射, 其发射波长为1.058 μm, 相应的荧光寿命为70 μs, 发射跃迁截面为1.82×10-19 cm2, 并用J-O理论计算了该晶体的振子强度参数: Ω2=1.43×10-20, Ω4=2.08×10-20, Ω6=2.45×10-20 cm2.     

Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的生长和光谱性质

用液相法合成GdVO4和YVO4多晶原料，提拉法生长出具有高光学质量的Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4混晶。用ICP法分析了晶体中Er^3＋离子的浓度。用x射线粉末衍射法对晶体的晶胞参数进行了测量，分别测量了1．62％（原子分数）Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的偏振吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命谱；光谱显示该晶体在382，454，525，656，804，985，1536nm有很强的偏振光吸收峰，且π偏振光（E∥C）吸收远强于σ偏振光（E⊥C）吸收；同时通过偏振吸收光谱，计算了晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面；与Er^3＋：YVO4，Er^3＋：GdVO4晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面进行了比较。其荧光发射（^4I13/2-^4I15/2跃迁）峰值波长在1．5μm，荧光寿命为4．7ms；光谱特性表明Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺杂Bi2O3-GeO2-B2O3-ZnO玻璃的光谱研究

用高温融熔法制备了Er^3＋单掺与Er^3＋/Yb^3＋双掺杂的（60-x）Bi2O3-xGeO2-30B2O3-10ZnO （x=5,10, 20, 30）系统玻璃. 用差热曲线（DTA）研究了该玻璃系统的热稳定性. 结果表明, GeO2的掺入, 使得玻璃的软化温度与结晶起始温度的差增加, 玻璃的稳定性与料性增加. 测定了玻璃的吸收光谱. 应用McCumber理论计算了Er^3＋离子的受激发射截面及Er^3＋离子^4I13/2-^4I15/2发射光谱的荧光半高宽. 从吸收光谱特性出发, 应用J-O理论计算了玻璃中Er^3＋离子的强度参数（Ω2, Ω4, Ω6）, Er^3＋离子的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命. 在970 nm波长的激发下, 研究了样品在红外波段的荧光光谱. Yb2O3的掺入, 大幅度地提高了970 nm波长的抽运效率以及在1.54 μm波段的发光强度.     

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体.利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofeh理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数.测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率.利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面.在平-凹谐振腔中,利用97nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 w和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出.结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3+Y2+(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6 μm波段激光的增益介质.     

一种新型铒镱共掺碲硅酸盐玻璃的光谱性质及荧光俘获效应研究

用高温熔制法制备了系列Er^3＋／Yb^3＋共掺碲硅酸盐玻璃样品，测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、上转换发光光谱及热稳定性。结果表明：这种玻璃具有较宽的荧光半高宽、较大的受激发射截面，较好的热稳定性。970nm泵浦下该系列玻璃在可见光525，546和658nm这3处存在明显的上转换现象，它们分别由Er^3＋离子^2H11/2→^4 I15/2，4S3/2→^4 I15/2和^4 F9/2→^4 I15/2辐射跃迁产生。另外，测试和讨论了在不同样品厚度下玻璃的光谱特性，如荧光光谱、荧光寿命和上转换发光光谱等。结果表明，荧光俘获效应对Er^3＋离子1．5μm波段荧光及上转换发光都有着较大的影响，并随着玻璃厚度的增加而增大，导致测量值与实际值产生较大的偏差。     

LiYF_4∶Nd~(3+)离子紫外吸收光谱谱带的归属

主要从理论上分析了LiYF4 ∶Nd晶体中Nd3+离子的 4f3→ 4f2 5d跃迁光谱 ,提出了 4f2 5d组态谱项的组合方案 ,从而可以标记 4f2 5d组态的各个能级。据跃迁选律 ,说明了Nd3+离子的基态向 4f2 5d组态的跃迁。理论分析与实验结果符合很好。     

掺铒碲酸盐玻璃光谱特性研究

测试了样品(75-x)TeO2-xWO3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TWZ,x=0,4,8,12,15)和(75-y)TeO2-yB2O3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TBZ,y=0,4,8,12,15)玻璃的吸收光谱、荧光光谱、上转换光谱、能级寿命和热稳定性.应用J-O理论和McCumber理论分别计算了玻璃中Er3+离子光学跃迁强度参数Ωt(t=2,4,6)和受激发射截面.在975 nm激励下,该玻璃同时观察到了绿光(528和544 nm)和红光(660 nm)的上转换发光现象,分别对应于Er3+的.2Hu/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和 4F9/2→4I15/2跃迁.分析比较了玻璃中WO3和B2O3含量变化对光谱参数的影响.结果表明:随着WO3含量的增加,TWZ玻璃1.53μm波段荧光强度逐渐增大,上转换发光强度逐渐减弱,4I13/2能级寿命增加;随着B2O3含量的增加,TBZ玻璃1.53 μm波段荧光强度、上转换发光强度以及4I13/2能级寿命逐渐减弱.另外,TWZ和TBZ系列玻璃的热稳定性都有所提高.     

Yb^3＋对Tm^3＋间接敏化与基质晶格关系

Yb^3 敏化Tm^3 有两种方式,一种是直接敏化上转换,另一种是间接敏化上转换。前种直接采用980nm激光激发,而后者可用807nm激光激发,无疑后者有利于提高上转换发光的量子效率。由于基质晶格的晶体场强度不同,对称性有高有低,造成的稀土离子的能级分裂不同,通过分析双掺BaY2F8,Cs3Yb2C19等材料的光谱资料并结合生长的双掺Yb^3 ,Tm^3 :ZnWO4单晶光谱的实际测试与分析,提出了Yb^3 和Tm^3 间的间接敏化共振能量传输的新观点,并具体分析了能形成这一上转换机制的条件。与间接敏化非共振能量传输不同,一是Yb^3 的^2F5/2→^2F7/2的跃迁应与Tm^3 3H4→^1G4能级间隔尽可能接近;二是Yb^3 激发态能级^2F5/2与Tm^3 的^3H4能级尽可能接近。这要求基质材料的晶体场场强要弱,对称性要低。间接敏化共振能量传输极有可能引起光子雪崩上转换,这将为探索实用上转换激光晶体提供有益经验。     

固态Nd化合物f-f跃迁的光声光谱研究

通过光声光谱对固态 Nd化合物的 f -f跃迁进行了研究。根据 Nd F3、Nd(sal) 3· H2 O和 Nd(sal) 3(phen) 2 的谱峰位置 ,计算了它们的电子云重排参数β、键合参数 b1/2 和 Sinha共价参数δ,表明三元配合物中钕离子形成键的共价程度最高 ,而 Nd F3中键的共价性最弱。通过光声支量表征了不同化合物中 Nd3+ 的 f -f跃迁光声强度的变化 ,证实了随着键的共价程度增加和配位数的增大 ,超灵敏跃迁强度显著增大     

掺铒TeO2-WO3玻璃光谱性能

研究了掺铒TeO2-WO3玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质.根据吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算得到了3个强度参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=5.38×10-20cm2,Ω4=1.78×10-20 cm2,Ω6=0.75×10-20cm2.Er3 离子在TeO2-WO3玻璃中的Ω6小于磷酸盐、氟磷酸盐中的Ω6,而大于锗酸盐、硅酸盐和碲酸盐玻璃中的Ω6,说明Er-O键在TeO2-WO3玻璃中的共价性大于磷酸盐、氟磷酸盐中Er-O键的共价性而小于锗酸盐、硅酸盐和碲酸盐玻璃中Er-O键的共价性.4I13/2→4I15/2荧光光谱表明Er3 的荧光半高宽(FWHM)为66 nm,荧光寿命为3.2 ms;应用McCumber理论计算了Er3 的峰值发射截面σe为8.0×10-21cm2.对Er3 在不同基质玻璃中光谱参数比较发现,TeO2-WO3玻璃的FWHM×σe乘积较大,说明其带宽特性较好.     

LiYF_4:Nd~(3+)激光晶体的光谱和强度参数

本文报告了在室温下,LiYF_1:Nd~(3+)晶体在较宽波段内(200～2500nm)不同轴向的吸收光谱,测定了Nd~(3+4)F_(3/2)-~1I_J跃迁在不同轴向的荧光光谱。根据Judd Ofelt理论,计算了LiYF_4激光晶体中Nd~(3+)的唯象参数Ω_2、Ω_4、Ω_6分别为1.22、2.71、5.48(10~(-20)cm~2),均方偏差为3.2×10~(-7)。用这些值计算了该晶体中Nd~(3+)的幅射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命、~4F_(3/2)-~4I_(11/2)跃迁的辐射量子效率与受激发射截面。寿命的计算值与实验值符合。