Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)晶体的结构与光学性能研究

利用X射线粉末衍射确定了Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14,LGS)晶体的晶体结构;运用DICVOL91程序计算了该晶体不同部位的晶胞参数;测定了Tm:LGS晶体的室温吸收谱和470 nm光激发下的发射光谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Tm3+的三个晶场调节参数Ωt(t=2,4,6),分别为2.694×10-20 cm2,1.842×10-20 cm2,0.030 × 10-20 cm2;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了3H4和3F4态的自发跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果进行了分析.     

Ga2O3组分对Tm3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm³⁺(8.0mol%)掺杂(77-x)GeO₂-xGa₂O₃-8Li₂O-10BaO-5La₂O₃(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga₂O₃从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga₂O₃含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J_O)理论计算得到了Tm³⁺在不同Ga₂O₃含量的GeO₂-Ga₂O₃-Li₂O-BaO-La₂O₃玻璃中的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺各激发能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga₂O₃对Tm³⁺荧光光谱特性的影响.随着Ga₂O₃从4mol%增加到16mol%,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga₂O₃含量大约在12mol%时,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga₂O₃对玻璃结构与光谱参数的影响规律. 关键词： 3+掺杂锗酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗酸盐玻璃 光谱性能 Judd-Ofelt参数 热稳定性     

Tm3+掺杂CdWO4单晶的发光特性

用坩埚下降法生长获得了尺寸为φ25 mm×90 mm、Tm₂O₃初始掺杂摩尔分数为0.5%的CdWO₄单晶。晶体的颜色由上部血红色逐渐加深至下部的黑褐色。对不同部位的晶体薄片进行800 ℃的氧化处理,测定了处理前后不同部位的吸收光谱和FTIR红外光谱。经氧气退火处理后,由于氧空位缺陷减少,晶体的颜色明显变淡。在吸收光谱中观测到421,684,805 nm的吸收带。其中421 nm的吸收峰随退火温度的升高而逐步减弱,经800 ℃处理后基本消失。在808 nm激光二极管激发下,观察到中心波长为1.5 μm和1.8 μm的荧光发射,分别对应于Tm³⁺的³H₄→³F₄,³F₄→³H₆的能级跃迁。     

Tm3+掺杂光纤激光制冷的理论分析

近年来，掺Tm³⁺：ZBLANP玻璃已成为固体材料激光冷却领域中最有希望的新材料之一，但有关掺Tm³⁺：ZBLANP光纤的激光冷却尚未见到理论研究与实验报道.本文采用一个简单的理论模型，就Tm³⁺：ZBLANP光纤的激光冷却进行了理论研究与分析，讨论了量子效率、抽运功率、背景吸收、出射荧光波长变化和环境黑体辐射等对激光制冷效果的影响，得到了一些有趣的重要结果，可为掺Tm³⁺：ZBLANP光纤的激光冷却实验提供可靠的理论 关键词： 固体激光冷却 反斯托克斯荧光 3+：ZBLANP光纤')" href="#">掺Tm³⁺：ZBLANP光纤     

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。     

Er3+，Tm3+共掺的NaY(WO4)2晶体的光谱分析和上转换发光

在室温下，测量了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的吸收光谱、激发光谱、发射光谱以及上转换发光，并运用J-O理论对测量的结果进行了计算，得出了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的强度参数.报道了Tm，Er离子间特殊的能量传递和相关上转换，解释了离子间的能级跃迁过程.同时，对于Er增强Tm离子近红外发光的特性也作了充分研究. 关键词： 4)₂晶体')" href="#">Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体 吸收光谱 发射光谱 激发光谱 上转换     

共沉淀法制备Y2SiO5∶Er3+ ,Yb3+ ,Tm3+及其上转换发光性能研究

采用化学共沉淀法制备了系列Y_1.98-2xYb_2x Er_0.02SiO₅(0.00≤x≤0.15)以及Y_1.736Yb_0.24Er_0.02Tm_0.004SiO₅上转换发光材料,比较了室温下Y_1.98-2xYb_2x Er_0.02 SiO₅ (x=0.00,0.08)样品在400—1600 nm范围内的吸收光谱,测量了所有样品在976 nm OPO激光器激发下的上转换发射光谱,以及Er³⁺离子⁴S_3/2(⁴F_9/2)→⁴I_15/2,Tm³⁺离子¹G₄→³H₆荧光衰减曲线和不同激发功率下的上转换蓝光发射强度,从而分析讨论了Er³⁺,Tm³⁺在Y₂SiO₅中的上转换发光机理.研究结果表明:在1250 ℃相对较低的温度下合成了X2型单斜晶系Y₂SiO₅ ∶Ln³⁺(Ln³⁺=Er³⁺,Yb³⁺,Tm³⁺),Yb³⁺的敏化显著增强了样品在976 nm附近的吸收能力,并大幅度加宽了该处的吸收带.分析上转换发射光谱发现:上转换绿光和红光强度都随着Yb³⁺浓度的增加先增强后减弱,但红光的猝灭浓度较高,归因于Er³⁺→Yb³⁺反向能量传递ETU4和Yb³⁺→Er³⁺正向能量传递ETU3过程的发生;上转换蓝光发射是三光子吸收过程,是通过Yb³⁺,Tm³⁺之间三次声子辅助的能量转移方式实现的. 关键词： 上转换 共沉淀 2SiO₅∶Er³⁺')" href="#">Y₂SiO₅∶Er³⁺ 3+')" href="#">Yb³⁺ 3+')" href="#">Tm³⁺     

Yb3+,Tm3+离子掺杂浓度对NaYF4：Yb3+,Tm3+发光光谱的影响

利用高温热溶剂法合成了不同Yb³⁺和Tm³⁺掺杂浓度的NaYF₄：Yb³⁺,Tm³⁺上转换发光纳米粒子。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、荧光光谱对样品进行形貌和发光性质的表征。结果表明,不同Yb³⁺和Tm³⁺离子掺杂浓度对纳米粒子的上转换发光性质有很大影响。随着Tm³⁺离子浓度的提高,Tm³⁺离子之间的浓度猝灭和交叉弛豫效应对发光强度的影响愈来愈显著,导致纳米粒子的发光猝灭;同样,随着Yb³⁺浓度的提高,纳米粒子的发光强度也是先增大后减小,这是因为Yb³⁺离子浓度掺杂过高导致发光猝灭。     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47μm发光特性和能量传递的研究

报道了Tm³⁺/Ho³⁺共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga₂O₃-25Bi₂O₃-20GeO₂-31PbO-10PbF₂玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征，应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω_t(t=2，4，6)，自发辐射概率A、荧光分支比β，荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽Δλ_eff和峰值发射截面σ^peak_e.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺离子1.47μm波段发光性能的影响，分析了Tm³⁺和Ho³⁺之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho³⁺的共掺迅速降低了Tm³⁺：³F₄能级的粒子数，而对³H₄能级粒子数影响不大，从而降低了³F₄和³H₄能级间布居数反转的难度，极大地提高了1.47μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料，而掺杂一定浓度的Ho³⁺离子有利于提高Tm³⁺离子在1.47μm波段的发光效率. 关键词： 重金属氧化物玻璃 光谱性质 3+/Ho³⁺离子')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺离子 能量传递     

Spectroscopic properties of Er/Ce-codoped La3Ga5SiO14

The Er-single-doped and Er/Ce-codoped La₃Ga₅SiO₁₄ polycrystalline powders are synthesized by the solid-phase synthesis method. The room-temperature luminescence spectra of the samples are investigated. The Near-infrared-region spectroscopic properties of Er³⁺ ions in the La₃Ga₅SiO₁₄ systems are analysed with Judd-Ofelt theory and rate equations. The effective deactivating effect of Ce³⁺ ions on Er³⁺ ions is confirmed.     

Voltage-decreased electro-optical Q-switch of La3Ga5SiO14 crystal

We present a novel method to achieve voltage-decreased electro-optical Q-switch with three different blocks of optically active crystal. The dynamic/static energy rate can be up to 82%. We also find a theory function to explain the achievement of Q-switch and find the requirement of the achievement of voltage-decreased Q-switch with optically active crystal. The theory coincides with the experiment result well.     

High-performance langasite (La3Ga5SiO14) electro-optic Q-switch

By cone-light interference method, the best langasite ( La₃Ga₅SiO₁₄, LGS) crystal is chosen to make an electro-optic Q-switch. When the input energy is 28 J, the Q-switched output is 360 mJ. The stability is 0.45%; the dynamic–static ratio is 80.05%; and the total electric-optical conversion efficiency is 1.3%.     

Judd--Ofelt analysis of spectra and experimental evaluation of laser performance of Tm3+ doped Lu2SiO5 crystal

This paper reports that the Tm^3＋：Lu2SiO5 （Tm：LSO） crystal is grown by Czochralski technique. The roomtemperature absorption spectra of Tm：LSO crystal are measured on a b-cut sample with 4 at.% thulium. According to the obtained Judd-Ofelt intensity parameters Ω2=9.3155×10^-20 cm^2, Ω4=8.4103×10^-20 cm^2, Ω6=1.5908×10^-20 cm^2, the fluorescence lifetime is calculated to be 2.03 ms for ^3F4 → ^3H6 transition, and the integrated emission cross section is 5.81×10^-18 cm^2. Room-temperature laser action near 2μm under diode pumping is experimentally evaluated in Tm：LSO. An optical-optical conversion efficiency of 9.1% and a slope efficiency of 16.2% are obtained with continuouswave maximum output power of 0.67 W. The emission wavelengths of Tm：LSO laser are centred around 2.06μm with spectral bandwidth of -13.6 nm.     

Yb3+:Gd2SiO5晶体的结构和光谱性能

采用提拉法成功生长尺寸为φ30 mm× 75 mm的15at.%Yb³⁺:Gd₂SiO₅单晶, 并用Reitveld全谱拟合方法确定了其晶格常数、原子坐标和温度因子等参数. 用吸收光谱计算了Yb³⁺离子²F_7/2↔ ²F_5/2能级跃迁的振子强度、谱线强度、跃迁概率、 能级寿命和积分发射截面等光谱参数, 并根据激光性能评估得出结论: 表明该晶体具有较大的阈值特性, 有望采用大功率激光二极管泵浦实现可调谐或超快激光输出.     

钬铥双掺钨酸镱钾激光晶体光谱参数计算

采用顶部籽晶提拉法（TSSG）生长了钬铥双掺钨酸镱钾（KHo_0.04Tm_0.06Yb_0.9（WO₄）₂）激光晶体。测试了该晶体的吸收及荧光光谱,计算了其光谱参数。实验结果表明：该晶体在890~1 000 nm范围吸收带较宽,半峰宽为90 nm,计算了主峰1 000 nm处吸收截面为16.92×10^-20 cm²;Tm³⁺在1 690~1 812 nm范围存在较宽的吸收带,半峰宽为118 nm,易于实现Yb→Ho、Yb→Tm、Tm→Ho的能量传递。根据Judd-Ofelt理论,计算了该晶体的光谱强度参数。根据Tm³⁺、Ho³⁺、Yb³⁺离子能级图,讨论了产生1 750~2 200 nm荧光发射的3种能量传递方式。最后计算了主峰2 030 nm处受激发射截面为3.47×10^-20 cm²,表明该晶体可作为2 μm波段优异的激光增益介质。     

5at％Yb3＋：YNbo4的提拉法晶体生长和光谱特性

用提拉法生长了新型激光晶体5at％Yb3＋：YNbO4,测量了它的吸收和光致发光光谱,计算了它的吸收和发射截面,并对其激光性能进行了评估．Yb3＋：YNbO4的吸收半峰全宽为17nm,吸收峰位于933,955,974和1003nm,相应的吸收截面分别为0．73×10^-20,1．85×10^-20,0．86×10^-20。和0．44×10^-20cm2;最大吸收截面值为Yb3＋：YAG的两倍．光致发光谱的发射带的中心位置处于1020nm附近,相应的半高宽为41nm,是Yb3＋：YAG的3倍;Yb3＋：YNbO4在955,974,1005,1021和1030nm处都有着较大的发射截面,截面值分别为0．69×10^-20,0．86×10^-20,1．81×10^-20,1．11×10^-20和0．57×10^-20cm2,最大发射截面值与Yb3＋：YAG相当．Yb3＋：YNbO4晶体的宽发射带有利于实现相应波长的超短脉冲和可调谐激光输出,表明它是在这些领域非常有希望的全固态工作物质．     

Tm:Y2SiO5晶体的生长和光谱性质研究

采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y₂SiO₅(Tm:YSO)晶体,测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴〈010〉,D₁和D₂,在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现,相对于其他两个偏振轴方向,D₁方向在790nm处出现较强的吸收峰, 关键词： 2SiO₅')" href="#">Tm:Y₂SiO₅ 单斜晶系 吸收光谱 荧光光谱