B2O3含量对掺铒碲铌酸盐玻璃光谱性质及热稳定性影响

制备了一系列碲铌酸盐玻璃85TeO₂-(15-x)Nb₂O₅-xB₂O₃-1%Er₂O₃(TNBx=0, 3, 6, 9, 12, 15).根据Judd-Ofelt(J-O)和McCumber理论,讨论和分析了B₂O₃含量对掺铒碲铌酸盐玻璃热稳定性及光谱性质影响.研究发现,玻璃开始析晶温度和玻璃转变温度差值ΔT(T_x-T_g),J-O强度参数,FWHM和峰值受激发射截面的乘积在B₂O₃引入摩尔分数为9%时达到最大值.同时,Er³⁺:⁴I_13/2能级寿命也随着B₂O₃含量的增加而单调增加.结果表明,在掺铒碲铌玻璃中,适量的B₂O₃能较好地提高玻璃的热稳定性能和Er³⁺离子的光谱性质.     

980nm脉冲激发下Er3+掺杂材料中4I13/2→4I15/2跃迁的瞬态行为(英文)

在过去的几十年人们对Er³⁺掺杂的玻璃材料进行了广泛的研究,因为Er³⁺的⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁能够给出适合红外光通讯窗口的1.5μm的发射。据我们所知,目前关于脉冲激光激发下Er³⁺掺杂材料1.5μm发射的动力学行为研究报道仍很少。我们引入了转移函数理论,研究了980nm脉冲激发下Er³⁺的⁴I_13/2能级荧光的动力学行为。发现在980nm脉冲激发后,其荧光衰减遵循双指数规律,⁴I_13/2能级布居分为指数上升和指数下降两个过程。     

掺Er3+碲酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了碲酸盐玻璃(70TeO₂-9B₂O₃-6Nb₂O₅-5Na₂O-10ZnO-1%(质量分数)Er₂O₃)样品。测试了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er³⁺离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ω_t(t=2,4,6)(Ω₂=8.01×10^-20cm²,Ω₄=2.09×10^-20cm²,Ω₆=1.15×10^-20cm²)。结果发现该碲酸盐玻璃具有较大的Ω₂值,说明Er—O键的共价性强于它在硅酸盐、锗酸盐、氟化物、铋酸盐和磷酸盐玻璃中的共价性。Er³⁺在碲酸盐玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁几率约为492s^-1,表明Er³⁺可能有较强的1.5μm发射。分析了Er³⁺在碲酸盐玻璃中能级⁴I_13/2→⁴I_15/2发射的荧光半峰全宽(FWHM=73nm),并应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_e=1.08×10^-20cm²),发现其FWHM×σ_e远大于Er³⁺在铋酸盐、磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃中的受激发射截面,说明碲酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料。     

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。     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er³⁺/Yb³⁺共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO₂-15B₂O₃-xSiO₂ (TBS x=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁发射谱线的高斯拟合，设计了一个简单的四能级结构估算了Er³⁺离子⁴I_13/2和⁴I_15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO₂的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能，玻璃析晶温度T_x与玻璃转变温度T_g之差(ΔT=T_x-T_g)可达178℃，说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er³⁺离子的荧光半高宽和受激发射截面，结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能，是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料. 关键词： 碲硼硅酸盐 热稳定性 高斯拟合 -基')" href="#">OH^-基     

荧光俘获效应对掺饵氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿 命，计算了Er³⁺离子在1.53 μm处的吸收截面(σ_a)、发射截面(σ _e)、自发辐射跃迁概率(A_rad)、辐射跃迁寿命(τ_rad) 、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃 光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er₂O ₃)下，荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中，使得荧光寿命(τ_{f)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大，导致碲酸盐和磷酸 盐玻璃中τf分别增加11%—37％和6%—17%，FWHM分别增加15%—64%和11%—55% ，使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在 碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大，加之铒离子在前者基质中的发射 截面高于后者，使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃. 关键词： 荧光俘获 铒离子 碲酸盐玻璃 磷酸盐玻璃}     

阳离子对Er3+掺杂硼酸盐玻璃结构和发光特性的影响

针对Si/Al掺杂量增大使BaO-(1-x)SiO₂-xAl₂O₃-B₂O₃-0.005Er³⁺(x=0,0.5,1,摩尔分数)玻璃样品的1 540 nm红外发光和540 nm上转换发光强度呈现相反的变化趋势,讨论了阳离子掺杂对稀土离子周边对称性和电负性变化与荧光行为的内在关系。红外傅里叶透射光谱显示,不同掺杂浓度下样品的最大声子能量没有明显变化,说明光谱随掺杂浓度的变化与玻璃体系的最大声子能量无关。根据Judd-Ofelt理论计算了⁴I_13/2和⁴S_3/2能级的光学参数,通过比较两能级的跃迁几率(A)、寿命(τ)、荧光分支比(β)和受激发射截面(σ)等光学参数,发现⁴I_13/2能级和⁴S_3/2能级的相关参数呈现相反的趋势。最后测试了样品⁴I_13/2能级下1 540 nm的寿命,进一步从电负性角度考虑了样品的发光效率。理论计算和实验结果相符。     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃中引入Ce³⁺，研究了Ce³⁺对Er³⁺1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响。结果表明，随Ce³⁺浓度的增加Er³⁺1.5μm波段的荧光强度先增强后降低，优化的Ce³⁺掺杂浓度在2.07×10²⁰/cm³左右；1.5μm波段的荧光寿命则随Ce³⁺浓度的增加有轻微降低，从3.4ms降到3.0ms，但Ce³⁺浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响；Er³⁺/Ce³⁺间的交叉弛豫Er³⁺(⁴I_11/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_7/2)使玻璃的上转换发光强度大大降低，但在过高的Ce³⁺浓度下，Er³⁺/Ce³⁺间的另一交叉弛豫Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_15/2)+Ce³⁺(²F_7/2)则使Er³⁺⁴I_13/2能级粒子数减少，导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低. 关键词： 碲钨酸盐玻璃 发光性能 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 3+离子')" href="#">Ce³⁺离子 交叉弛豫     

Tm$lt;sup$gt;3+$lt;/sup$gt;掺杂锗碲酸盐玻璃的近2 μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm₂O₃掺杂浓度为0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5 mol%的40 GeO₂-35TeO₂-15PbO-5Al₂O₃-2.5CaO-2.5SrO锗碲酸盐玻璃. 热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446 ℃, 没有析晶峰. 玻璃的最大声子能量约为750 cm^-1. 利用Judd-Ofelt 理论计算了Tm³⁺ 的Judd-Ofelt 参数Ω_t(t = 2, 4, 6)、不同浓度下Tm³⁺ 离子各激发态能级的自发辐射几率、荧光分支比以及辐射寿命等参数. 采用808 nm 波长抽运源测试了Tm³⁺ 离子的荧光光谱. 发现掺杂浓度为1 mol% 时约1.8 μm 处的荧光强度最强. 根据McCumber 理论计算了³F₄ →³H₆ 的发射截面, 其峰值发射截面为6.5 × 10^-21 cm². 根据速率方程计算了玻璃中OH 引起的Tm³⁺ 的³F₄ 能级的无辐射弛豫速率, 随着Tm³⁺ 浓度增加, OH 对³F₄ 能级的猝灭速率增加. 这种玻璃有望研制成一种新型的约2 μm 的激光玻璃材料. 关键词： 锗碲酸盐玻璃 3+掺杂')" href="#">Tm³⁺掺杂 光谱性质     

Er,Yb:YAG微晶玻璃发光特性的研究

高温熔制Er³⁺，Yb³⁺离子掺杂CaO-Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃，并进行微晶化处理，研究了微晶玻璃中Er³⁺离子的发光及上转换发光特性，分析了微晶玻璃上转换发光机理.结果表明：原始玻璃经热处理得到了Er,Yb:YAG微晶玻璃，微晶玻璃中Er³⁺离子在室温下⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁产生横盖1450—1650nm区间的超宽带荧光，荧光半高宽达180nm，这可能由于YAG微晶相中Er³⁺离子与玻璃相中残留Er³⁺离子的共同发光；Er³⁺与Yb³⁺离子局域基质声子能量的降低使微晶玻璃Er³⁺离子上转换发光强度与原始玻璃相比显著提高，绿光、红光上转换荧光强度比玻璃样品分别增强约7和3倍；微晶化后Er³⁺，Yb³⁺离子局域环境发生变化也导致微晶玻璃中Er³⁺离子绿光、红光上转换发光相对强度发生变化. 关键词： 铒 镱:钇铝石榴石 微晶玻璃 荧光光谱     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

Effect of WO3 on the spectroscopic properties in Er/Yb co-doped bismuth–borate glasses

The spectroscopic properties of Er³⁺/Yb³⁺ co-doped Bi₂O₃–B₂O₃–WO₃ (BBW) glasses were analyzed and discussed. The effect of WO₃ content on the absorption spectra, the Judd–Ofelt parameters Ω_t (t=2, 4, 6), emission spectra and the lifetime of the ⁴I_13/2 level and the quantum efficiency of Er³⁺:⁴I_13/2→⁴I_15/2 transition were also investigated. With the substitution of WO₃ for B₂O₃, the measured lifetime of the ⁴I_13/2 level and the quantum efficiency of Er³⁺:⁴I_13/2→⁴I_15/2 transition increase from 0.98 to 1.31 ms and from 38.2% to 49.2%, respectively. The effective width of emission band and the emission cross-section both decrease slightly. And the emission spectra is analyzed via the different curve (σ_e−σ_a) of BBW glasses, the influence of OH⁻is also discussed.     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了一种Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-10B₂O₃-15GeO₂玻璃,测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱以及红外吸收谱。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er³⁺的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比,同时比较了OH^-的存在对玻璃发光特性的影响。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半峰全宽和较大的受激发射截面,是一种较为合适的宽带光纤放大器的基质材料,OH^-的存在使得Er³⁺离子的荧光强度降低,荧光寿命减小。     

Yb3+/Er3+共掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的TeO₂-WO₃-ZnO玻璃,测量了Er³⁺在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱.计算了Yb³⁺/Er³⁺间的能量传递效率和Er³⁺离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb³⁺掺杂浓度间的关系.结果表明,Yb³⁺共掺杂可明显提高Er³⁺离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb³⁺离子的最佳掺杂浓度为Er³⁺离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm³左右.Er³⁺离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb³⁺掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强.     

Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃的发光特性及能量传递

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃,测试了样品的吸收光谱,以及分别在980 nm和800nm LD激发下样品的荧光光谱.运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb1oS65玻璃中的强度参数Ω(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ等光...     

Er3+掺杂的Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃的光谱性质

测试了Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃中的Er³⁺离子的吸收光谱、发射光谱、⁴I_13/2的荧光寿命、拉曼光谱,及OH^-的傅里叶红外吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了该玻璃中的Er³⁺离子的J-O参数、振子强度、⁴I_13/2能级的寿命,从而利用测得的⁴I_13/2的荧光寿命得出了⁴I_13/2能级的量子效率(15%)。由于较低量子效率可能与OH^-有关,所以计算了玻璃中的OH^-浓度,发现其浓度较高(1.66×10¹⁹cm^-1,相当于Er³⁺浓度的3倍)。应用McCumber理论和四能级模型计算了Er³⁺离子的受激发射截面和荧光发射光谱的半峰全宽,结果与通过吸收光谱计算所得基本吻合。根据透射率和折射率的关系计算了折射率,发现和测量值相差很大,说明有较大的散射,通过拉曼光谱和显微镜测试,认为是玻璃中的微小气泡造成的。     

GENERATION OF MULTI-WAVELENGTH VISIBLE LIGHT IN Er3+-DOPED AND Er3+/Yb3+-DOPED SINGLE-MODE OPTICAL FIBER PUMPED AT 1313 nm

We report the generation of multi-wavelength visible light through amplified spontaneous emission (ASE) in Er³⁺-doped and Er³⁺/Yb³⁺-doped germanosilicate single-mode optical fiber pumped by a Nd:YLF laser at 1313nm. In the Er³⁺-doped fiber, the intense multi-wavelength blue emission hnes around 463-510nm corre-spond to transitions born ²G_7/2 etc. excited states to the metastable ⁴I_13/2 state, and their pumping mechanists is aecomphshed by a stepwise four-photon absorption. Some emission hnes in this wavelength region are attributed to the three-wave sum-frequency process of 1313 and 1530nm (corresponds to ⁴I_13/2 -⁴I_15/2). The intense green emission hnes at 525 and 540 nm are also observed in the Er³⁺-doped fiber. In the Er³⁺/Yb³⁺-doped fiber the blue and green lines are very weak compared with those in the Er³⁺-doped fiber.     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。