Er^3＋：Y2O3透明陶瓷制备及发光性质研究

以Y2O3为基质材料,掺杂不同含量的Er3 ,采用共沉淀法制备出性能良好的Er3 :Y2O3纳米粉,并将粉体在1 700℃和真空度为1×10-3Pa下烧结8 h得到Er3 :Y2O3透明陶瓷.用X射线衍射仪(D/MAX-RB)、透射电子显微镜(EM420)、自动记录分光光度计(DMR-22)、荧光分析仪(F-4500)和发射波长为980 nm的半导体激光器分别对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.结果表明:Er3 完全固溶于Y2O3的立方晶格中,Er3 :Y2O3粉体大小均匀,近似球形,尺寸约40～60 nm左右.Er3 :Y2O3透明陶瓷相对密度为99.8%,在长波长范围内其透光率超过60%,在波长为980 nm的激光下有两个上转换发光带,其中绿色发光中心波长位于562 nm,红色发光中心波长位于660 nm,分别对应4S3/2/2H11/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁;随着铒浓度的提高颜色从绿色向红色转变,Er3 的掺杂浓度不宜超过2%,超过这个范围,对材料发光强度的增强作用反而很小.     

高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析

采用液相法和真空烧结技术制备了2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821nm处的吸收截面为4.3×10-24m2,主荧光发射峰位于1078nm处,实测荧光寿命为0.287ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+在掺La氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),自发辐射概率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.通过F-L公式计算得到2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷中Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为2.0×10-24m2.结果表明,La离子的掺入可以调节氧化钇透明陶瓷的晶体场,有助于制备符合实际需求的固体激光器材料.     

Yb:Y2O3透明陶瓷的光学性能研究

介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料--Yb:Y2O3多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性,并与Yb:YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式,验证了Yb:Y2O3透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下,得到波长1078 nm,功率10.5 W的连续激光输出.斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb:Y2O3多晶陶瓷是一种理想的激光材料,不仅具有与Yb:YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性,而且其热导率和发射带宽约为Yb:YAG单晶的两倍,非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用.     

Y3Al5O12：Eu^3＋磷光体的溶胶—凝胶法合成及发光特性

以金属烷氧基化合物为原料．采用溶胶-凝胶法在1000℃下合成了Eu^3 掺杂的Y3Al5O12(YAG)磷光体。利用TG-DSC，XRD和发光光谱等对样品进行了表征。结果表明，YAG：Eu^3 的晶相形成温度为991℃。Eu^3 在非晶态和晶态YAG中的发射光谱有明显差异。研究了Eu^3 含量和烧结温度对Eu^3 的^5D0→^7F1和^5D0→^7F2发射峰强度的影响。随煅烧温度的升高和Eu^3 浓度的增加，Eu^3 发射峰强度增强。     

Yb^3＋：Y2O3超细粉体的低温燃烧法合成及发光性能

以稀土硝酸盐和尿素（摩尔分数为1∶3）为原料,采用低温燃烧法在点火温度为600℃,热处理温度为1 100℃,热处理时间为1 h条件下制备了Yb3＋∶Y2O3超细粉体。利用X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光光谱仪（FS）对粉体进行了表征。研究了点火温度、燃料用量和热处理温度对粉体性能的影响。实验结果表明：所制备的Yb3＋∶Y2O3超细粉体的粒径为15～30 nm,颗粒分散性较好,无明显团聚,且粉体的发光性能良好,发射峰位于976,1 030和1 075 nm,适合于制备Yb3＋∶Y2O3透明陶瓷。     

超细Y2O3：Eu荧光粉的阴极射线发光和光致发光

本文首次报道由尿素溶胶法制备的球形、超细(120~250nm)高效Y2O3:Eu红色荧光粉的晶体结构及其阴极射线发光和光致发光性质.这种超细颗粒在254nm激发时的发光强度比商用的传统微米样品低.但在中等电压(≤10kV)的电子束激发下,其阴极射线发光强度超过商用微米样品.这种接近纳米的Y2O3:Eu超细颗粒已表现出较强的表面效应.对实验结果进行了分析和讨论.     

掺Tm3+氟锆酸盐玻璃2μm发光特性

研究了Tm3+掺杂氟锆酸盐玻璃的2μm发光特性。通过吸收光谱,运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算了J-O强度参量tΩ(t=2,4,6)以及Tm3+离子在玻璃中的自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射跃迁寿命等光谱参数。采用808 nm激光二极管(LD)抽运,获得了Tm3+离子在氟锆酸盐玻璃中的近2μm发射光谱。Tm3+离子在玻璃中的3F4→3H6跃迁峰值波长位于1.82μm处。研究表明,随着Tm3+离子浓度的增加,Tm3+离子之间发生明显的交叉弛豫过程(3H4→3F4,3F4→3H6),从而使得1.82μm处荧光强度明显增强,但当掺杂浓度进一步增加达到一定程度后,基于三能级稀土离子的浓度猝灭效应,该荧光强度明显降低。研究计算了氟锆酸盐玻璃中Tm3+…3F4→3H6跃迁对应的受激发射截面,结果表明,受激发射截面受Tm3+掺杂浓度的影响不大。     

纳米晶Y2O3:Eu3+红色荧光体的发光性质研究

研究了纳米晶Y2 O3:Eu3 红色荧光体的发光性质。结果表明 :该荧光体最大激发峰位于 2 5 2 6nm ,最大发射峰位于 6 13 4nm ,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入 ,Y2 O3:Eu3 红色荧光体的发光强度增大 ;包膜工艺消除了纳米晶Y2 O3:Eu3 红色荧光体的表面缺陷和悬挂键 ,改善了其发光特性。     

Yb:Y2O3透明陶瓷的光学性能研究

介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料——Yb：Y₂O₃多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性，并与Yb：YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式，验证了Yb：Y₂O₃透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下，得到波长1078 nm，功率10.5 W 的连续激光输出，斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb：Y₂O₃多晶陶瓷是一种理想的激光材料，不仅具有与Yb：YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性，而且其热导率和发射带宽约为Yb：YAG单晶的两倍，非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用. 关键词： 2O₃陶瓷')" href="#">Yb:Y₂O₃陶瓷 陶瓷激光器 透明陶瓷     

Y2O3:Yb3+,Tm3+纳米材料的可见及紫外上转换发光

通过燃烧法制备了Yb³⁺-Tm³⁺共掺的Y₂O₃纳米粉体,并对样品在980 nm激光照射下的上转换发光特性进行了研究.实验发现,样品在可见光区域能够产生强烈的蓝色发光(476 nm和487 nm)和较弱的红色发光(约650 nm),而且同时观察到了两个紫外发光峰¹I₆→³H₆ (~297 nm)和^{1关键词： 2O₃:Yb3+')" href="#">Y₂O₃:Yb3+ 3+}')" href="#">Tm³⁺ 上转换光谱 敏化 紫外发光     

Er3+/Yb3+共掺的氧化镧钇透明陶瓷的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺的氧化镧钇透明陶瓷并对其光谱性能进行了研究.样品具有较大的吸收和发射截面.La₂O₃的添加使样品的荧光寿命(τ_s)与玻璃接近，当Yb³⁺和Er³⁺的掺杂量分别为5at%和0.5at%时，测得τ_s=9.65　ms.这种荧光寿命长、发射截面大和线宽窄的特性有利于微型、可集成化和大功率激光输出的实现. 关键词： 透明陶瓷 吸收光谱 发射光谱 荧光寿命     

Charge transfer excitation of the Nd3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ emission in CaGa2S4

The excitation spectra of the Nd³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺ and Tm³⁺ emission in the sodium-compensated CaGa₂S₄ host lattice, a sulfide with wide band gap, contain an intense band below the absorption edge. Comparison of the energy of its maximum with thermodynamic data and correlations to Jørgensen's refined spin-pairing theory predictions allow one to ascribe this band to a charge transfer transition ending onto 4f orbitals. The irregular variation within the rare earth series contrasts with the monotonic variation of the absorption edge in stoichiometric rare earth sulfides (e.g. NaLnS₂), associated with interband transitions.     

Spectroscopic properties and mechanism of Tm^3＋/Er^3＋/Yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals

Transparent Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals are prepared. Under excitation of a 980-nm laser diode （LD）, compared with the glass before heat treatment, the Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics can emit intense blue, green and red up-conversion luminescence and Stark- split peaks; X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscope （TEM） results show that BaF2 nanocrystals with an average diameter of 20 nm are precipitated from the glass matrix. Stark splitting of the up-conversion luminescence peaks in the glass ceramics indicates that Tm^3＋, Er^3＋ and （or） Yb^3＋ ions are incorporated into the BaF2 nanocrystals. The up-conversion luminescence intensities of Tm^3＋, Er^3＋ and the splitting degree of luminescence peaks in the glass ceramics increase significantly with the increase of heat treat temperature and heat treat time extension. In addition, the possible energy transfer process between rare earth ions and the up-conversion luminescence mechanism are also proposed.     

Spectroscopic properties of a Ce3+Tm3+ center in CsCdBr3 crystals: Absorption,emission, and energy transfer

When crystals of CsCdBr₃ are doped with trivalent cerium and thulium, it appears that Ce³⁺-vacancy-Tm³⁺ centers are formed. A very efficient cerium to thulium energy transfer is observed in this center when the doped crystals are irradiated at the energy (～ 27800 cm^?1) corresponding to the 4f → 5d transition of Ce³⁺. Spectroscopic studies indicate that the energy transfer begins to diminish when the temperature is raised above 100 K. At room temperature the doped crystals show no detectable energy transfer.     

YNbO4：Tm3+/Yb3+上转换发光特性研究

按照50Nb₂O₅-（46-x）Y₂O₃-4Yb₂O₃-xTm₂O₃（x=0.1,0.2,0.5,1,2）的配比方式,采用高温固相法制备出了掺杂Tm³⁺/Yb³⁺的YNbO₄晶体粉末。在980 nm红外光激发下,观测到波长为478,645,707 nm的上转换荧光,分别对应于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、¹G₄→³F₄、³F₃→³H₆能级跃迁过程。利用上转换发射功率与980 nm激光器工作电流关系估算出跃迁过程吸收光子数目为2.72,2.69,2.01,从而确定出前两者为三光子吸收过程,最后一个对应于双光子吸收过程。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性,根据样品的吸收谱得到样品的谱线强度参数Ω_t（t=2,4,6）,进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_rms=1.299×10^-7。计算了Tm³⁺离子向下能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比等参数。最后得出结论：（1）³F₄能级寿命较长,适合作为上转换中间能级;（2）³H₅能级寿命较长,且³H₅→³H₆跃迁分支比（96.46%）接近100%,可用于产生1 216 nm激光。     

Effect of Nd concentration on structural and optical properties of Nd:Y2O3 transparent ceramic

Y₂O₃ transparent ceramics with different Nd concentration (0.1-7.0at%) were fabricated using ZrO₂ as additive. All the samples exhibit high transparency over a broad spectral region. The elements (Y, O and Nd) are uniformly distributed in the ceramic body, and the average grain size increases with Nd content. Based on the absorption spectrum, the Judd-Ofelt intensity parameters are calculated (Ω₂=4.364×10⁻²⁰ cm², Ω₄=3.609×10⁻²⁰ cm² and Ω₆=2.919×10⁻²⁰ cm²). The absorption coefficients increase linearly with Nd³⁺ doping concentration. The absorption cross-section at 804 nm and stimulated emission cross-section at 1078 nm are calculated to be 1.54×10⁻²⁰ and 7.24×10⁻²⁰ cm², respectively. All the emission bands exhibit the highest emission intensities with 1.0at% Nd³⁺ ion content, while the lifetime decreases dramatically from 321.5 μs (0.1at% Nd) to 17.9 μs (7.0at% Nd). According to the emission spectra and measured lifetime, the optimum doping concentration of Nd³⁺ ion in Y₂O₃ transparent ceramic might be around 1.0at%.     

尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3的发光特性的影响

采用燃烧法制备了不同尺寸的Er³⁺掺杂Y₂O₃粉体材料,研究了尺寸效应对Er³⁺掺杂纳米Y₂O₃材料发光特性的影响.光声光谱显示,对于不同晶粒尺寸的样品,Er³⁺离子光声峰位置几乎保持不变.这表明小尺寸效应对稀土离子能级位置影响很小.对488nm激光激发下的发射谱的分析发现,随着样品颗粒尺寸的减小,4S_3/2能级和关键词： 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 纳米 发光 能量传递     

激光吸收铒掺杂上转换材料的光谱特性实验分析

采用湿化学法制备了铒掺杂氧化钇上转换纳米粉体材料.研究了不同掺杂浓度、掺杂元素种类对材料显微结构、物相组成和光谱特性的影响.结果表明,通过控制掺杂元素的种类、掺杂浓度可以实现对光谱性能（包括光谱反射系数和上转换光谱）的调控.实验表明,该材料对106 μm激光具有较好的吸收性能. 关键词： 铒掺杂氧化钇纳米粉体 上转换材料 激光与红外复合隐身 光谱反射系数