Er3+掺杂的锗铋酸玻璃光谱性质的研究

制备了一种新型掺Er3 锗铋酸盐玻璃。分析了吸收光谱和上转换荧光光谱,并应用Judd-Ofelt理论计算了锗铋酸盐玻璃的3个强度参量tΩ(t=2,4,6),分别为Ω2=3.35×10-20cm2,Ω4=1.34×10-20cm2以及Ω6=0.67×10-20cm2。研究了在两种不同的激发光下(980和808 nm)锗铋酸盐玻璃的发光机制。根据McCumber理论,分析了在1.55μm光通讯窗口的光谱性质,计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面,结果显示掺Er3 锗铋酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。因此有希望成为高效的上转换发光材料和1.55μm光通讯材料。     

透明光学树脂中Eu3+辐射参数的理论和实验研究

报道了一种新合成的含三元稀土配合物的透明光学树脂材料的辐射特性的研究。基于J-O参数理论,利用含稀土配合物Eu(TTA)3phen-0.31wt%的光学树脂的发射荧光光谱,计算了Eu3 在光学树脂基质中的J-O参数Ω2=10.139 4×10-20cm2,Ω4=3.810 9×10-20cm2,Ω6=9.050 7×10-20cm2。利用得到的J-O参数可以计算光学树脂中Eu3 的跃迁振子强度fcal,5D0激发态的辐射跃迁概率A(456.6 s-1)、辐射寿命τ(2 190.1μs),还计算了光学树脂中Eu3 的跃迁5D0→7FJ′(其中J′=1,2,4,6)的发射截面σ、荧光分支比β。通过分析计算得到的J-O参数可知,光学树脂中Eu3 的5D0亚稳态的寿命较长,跃迁5D0→7F2的发射截面最大,说明含稀土配合物的光学树脂具有作光放大或激光材料的潜在性。     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

测试了铋酸盐玻璃(85-x)Bi2O3-(10+x)B2O３-5Na2O(x=0，5，10，15，20，25 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2=(352—386)×10-20cm2,Ω4=(138—152)×10-20cm2,Ω6=(093—117)×10-20cm2),应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面(σe=(70—95)×10-21cm2)及Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=57—79nm)，测得了Er3+离子４I13/2能级荧光寿命(τm=265—159ms)，分析了玻璃的热稳定性能.研究了Er3+离子各种光谱参数对成分的依赖性，发现随着玻璃中B2O3含量的增加，强度参数Ωt(t=2,4,6)、荧光半高宽(FWHM)、热稳定性均相应增加，而测得的荧光寿命却减小.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性，结果表明掺铒铋酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大. 关键词： 铋酸盐玻璃 光谱性质 成分依赖性 Er3+离子     

掺铒碲-钨-钠玻璃基质的光谱性质研究

制备了用于离子交换法制备光波导器件的掺铒碲-钨-钠玻璃基质。应用扎得-奥菲而特(Judd—Ofelt)理论计算了玻璃样品的三个强度参量,由强度参量计算了Er^3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量;应用麦克库玻(McCumber)理论,计算了Er^3 离子在1．5μm的受激发射截面,荧光测试发现Er^3 离子的荧光半峰全宽可达65nm。比较了Er^3 离子在不同玻璃基质中的光谱特性。结果表明,Er^3 离子在碲-钨-钠玻璃中具有较高的受激发射截面和较宽的荧光半峰全宽,可以用于宽带光波导器件的制备。     

977nm抽运下掺铒碲酸盐基氧卤玻璃的光谱特性

研究了掺铒TeO2-ZnO-PbCl2碲酸盐基氧卤玻璃在977nm激光二极管抽运下的发光和上转换发光特性，结果发现除红外153μm4I13/2→４I15/2发光外（荧光半高宽高达69nm），该玻璃还存在很强的２Ｈ11/2→４I15/2（527nm），４Ｓ3/2→４I15/2（549nm）和４Ｆ９／２→４Ｉ１５／２（666nm）可见上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算得到玻璃强度参数Ωt（t=2，4，6）分别为Ω2=587×10-20cm2，Ω4=208×10-20cm2，Ω6=116×10-20cm2，计算了铒离子跃迁振子强度、自发辐射概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参量.应用McCumber理论计算得153μm处的玻璃受激发射截面可达875×10-21cm2实验结果表明，与硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃等比较，掺铒碲酸盐基氧卤玻璃在宽带掺铒光纤放大器和上转换激光器中有着极大的研究和应用潜力. 关键词： 掺Er3+ 碲酸盐玻璃 氧卤玻璃 Judd-Ofelt理论 光谱性质     

铒离子浓度对掺Er3+碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响

制备了四种不同铒离子掺杂浓度的碲酸盐玻璃,通过测定吸收光谱计算了吸收谱线的振子强度,根据Judd-Ofelt理论计算了不同浓度下Er3 离子发光光谱的强度参数Ωi(i=2,4,6),计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比等参数,讨论了Er3 离子浓度变化对以上这些参数的影响.测试了Er3 :4I13/2→4I15/2跃迁对应的荧光光谱和Er3 :4I13/2能级荧光寿命.最后应用McCumber理论计算了玻璃中Er3 :4I13/2→415/2跃迁对应的受激发射截面大小.结果表明:振子强度基本上随Er3 离子浓度的增大而增强;随着Er3 离子浓度的增加,自发辐射跃迁概率A基本呈现出递增的趋势,但荧光分支比β却只有很小的变化;Er3 :4I13/2→4I15/2的发射截面随Er3 离子浓度的增大而改变很小,有效线宽都在50 nm左右.     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐微晶玻璃的光谱性质

采用高温熔融法生长了Er3+/Yb3+共掺杂的磷酸盐微晶玻璃,测量了微晶玻璃室温下的吸收光谱。由此吸收谱,根据Judd-O felt理论,计算了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的强度参数、自发辐射几率、荧光分支比等光谱参数,得到了吸收截面曲线,并根据M cCumber理论得到1 540 nm附近的积分发射截面。样品的强度参数为Ω2=6.33×10-20cm2,Ω4=1.41×10-20cm2,Ω6=1.09×10-20cm2。1 540 nm对应的积分发射截面峰值为1.8×10-20cm2。另外,还测量了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃在980 nm激发下的上转换光谱,讨论了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的上转换发光和能量传递过程。     

Tm:YVO4晶体的光谱参数计算

由测量的Tm :YVO4晶体的吸收光谱 ,考虑到单轴晶体在各个方向上的吸收不同和折射率随波长的变化 ,根据Judd Ofelt理论计算了Tm3 +在YVO4中的强度参数、各个能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =1 9416× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω4=0 15 6 8× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω6=0 396 3× 10 - 2 0 (cm2 )。计算结果表明 ,1 D2 → 3 F4的跃迁几率远大于1 D2 向其他各个能级的跃迁几率     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

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。     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%),测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小,研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性,并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

Sm3+掺杂稀土硼酸盐玻璃的光谱参数计算和荧光光谱分析

制备了具有高效可见荧光发射的Sm3 掺杂稀土硼酸盐(LBLB)玻璃,对玻璃的吸收和荧光光谱展开了测试与分析.根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行了拟合,求得Sm3 离子的晶场调节参数Ωt=(2,4,6)分别为6.81×10-20,4.43×10-20和2.58×10-20 cm2,并进一步计算出各能级跃迁的谱线强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数.紫外光激发下,Sm3 掺杂LBLB玻璃发出明亮的橙红色光.激发光谱表明,氩离子激光器是Sm3 掺杂LBLB玻璃有效的激发光源.     

Er~(3+)∶YVO_4的频率上转换动力学分析

测量并分析了980nm抽运下Er3+∶YVO4晶体的上转换荧光,建立了描述Er3+离子跃迁的速率方程。通过求解速率方程并拟合1550nm,980nm和550nm的荧光衰减实验曲线,得到了4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2,4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2的频率上转换系数C22=9.221×10-17cm3s-1,C33=7.545×10-17cm3s-1。通过测量980nm抽运下的550nm荧光衰减谱,得到了4S3/2能级的主要上转换机制是以激发态吸收为主。     

ZnO:Er3+纳米晶的制备及发光性质研究

为了探讨稀土Er3 与纳米ZnO基质之间的能量传递,利用化学方法制备了ZnO:Er3 纳米晶,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).X射线衍射结果表明,ZnO:Er3 具有六角纤锌矿晶体结构.室温下,在365 nm激发下,在ZnO宽的可见发射背景上,观测到了Er3 的激发态4S3/2(550 nm),2H11/2(521 nm)和4F5/2(456 nn)的特征发射.分析了ZnO:Er3 纳米晶的带边发射和稀土Er3 的特征发射的峰值强度随掺Er3 浓度的变化关系,比较了ZnO:Er3 与未掺杂的ZnO的光致发射峰值强度的变化,给出了稀土Er3 的激发态4S3/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2和4F5/2→4I15/2的发射机制,证实了纳米ZnO基质与稀土Er3 离子之间存在能量传递.     

ZnS:TbF3,ErF3,HoF3ACTFEL的亮度与跃迁几率的关系

测量了低浓度下ZnS:TbF3,ErF3和ZnS:TbF3,HoF3交流电致发光薄膜(ACTFEL)中的Tb3+,Er3+,HO3+主要发射峰的相对积分强度,并与Tb3+,Er3+,Ho3+主要发射能级的辐射跃迁几率及高浓度时的发光特性进行了比较,发现稀土氟化物掺杂的ZnS薄膜电致发光(ACTFEL)的最大亮度,不完全取决于稀土离予本身的辐射跃迁几率,而主要取决于稀土离子主要发射能级激发态的运动。本文首次给出了Tb3+离子在ZnS中的强度参数Ω2=3.2×10-19cm2,Ω4=1.6×10-19cm2,Ω6=2.6×10-19cm2,并应用这组Ωλ参数估算了Tb3+离子的交叉弛豫(cross-relaxation)几率。     

Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的上转换白光发射及其机理研究

采用高温熔融法分别制备了Yb3+/Ho3+,Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的碲酸盐玻璃。在980nm红外激光激发下,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的玻璃样品显示了强的蓝光、绿光和红光发射,分别对应于Tm3+的1 G4→3 H6跃迁、Ho3+的5 F4(5 S2)→5I 8跃迁以及Ho3+的5 F5→5I 8和Tm3+的1 G4→3 F4跃迁。通过对比发现,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品中的红、绿光积分发射强度比值(3.95)明显大于Yb3+/Ho3+共掺样品(1.69),这是由于Ho3+和Tm3+间存在交叉弛豫过程3 H4(Tm3+)+5I 6(Ho3+)→3 F4(Tm3+)+5 F5(Ho3+)和3 F4(Tm3+)+5I 8(Ho3+)→3 H6(Tm3+)+5I 7(Ho3+)所致。在激发功率密度为8.2 W.cm-2时,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品的上转换发光色坐标值为x=0.345,y=0.338,非常接近于等能白光(x=0.333,y=0.333)。     

Enhanced mid-infrared emissions of Er3+ at 2.7 μm via Nd3+ sensitization in chalcohalide glass

Nd(3+) sensitized Er(3+):(4)I(13/2) mid-IR emissions around 2.7 μm were investigated in the transparent Ga(2)S(3)-GeS(2)-CsCl chalcohalide glasses for the first time. Remarkably, it is found that Nd(3+) greatly enhances Er(3+) 2.7 μm emission by a maximal 20 times, and depopulates the lower level of Er(3+):(4)I(13/2) for population inversion. Based on Judd-Ofelt theory, the 2.7 μm emission cross section is calculated (as high as 0.66×10(-20) cm(2)) and the gain property of the Er(3+):(4)I(11/2)→(4)I(13/2) transition is discussed. Hopefully, the materials studied here may find potential applications in the fields of fiber amplifiers and mid-IR lasers.     

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     

Visible luminescence of nanocrystalline AlN:Er thin film by co-deposition of AlN,Er, and SiO2

We report a visible luminescence of Er³⁺ ions in an amorphous-nanocrystalline AlN:Er thin film prepared by co-deposition using AlN, Er, and SiO₂ targets. A PL emission spectrum of Er³⁺ in the AlN:Er film annealed at 750 °C showed a strong bluish green emission of Er³⁺ in the amorphous-nanocrystalline AlN:Er thin film, which is attributed to the intra-4fEr³⁺ transitions of ²H_11/2 → ⁴I_15/2 and ⁴F_7/2 → ⁴I_15/2. It was found that crystallite diameters were between 3 and 5 nm by high-resolution transmission electron microscopy. The occurrence of the strong Er³⁺ emission in the annealed AlN:Er thin film with a mixture of amorphous and nanocrystalline phases may be contributed to an increase in the number of excitation Er³⁺ centers and a presence of oxygen related to Er³⁺ excitation and recombination process in the AlN:Er thin film.     

掺铒重金属氧氟硅铋酸盐玻璃的光谱性质

研究了重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 (50-x)SiO2 xBi2O3 50PbF2(x=0, 3, 5, 8, 10, 13, 15 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽、荧光 寿命和热稳定性能.应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)，应用 McCumber计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果发现荧光半高宽与Ω6有较大联系，Ω6越大，荧光半高宽越宽.对Er3+ 关键词： 重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 光谱性质 Er3+离子 Judd Ofelt参数