白光LED用Ce3/Sm3共掺玻璃和微晶玻璃的发光特性及能量传递研究

采用高温熔融法制备了一系列Ce3+/Sm3+共掺透明微晶玻璃,并研究了其发光特性.在微晶玻璃中Ce3+呈现出基于4f 5d跃迁的较强的宽带蓝光发射,通过调节Ce3+/Sm3+离子的掺杂浓度,Ce3+/Sm3+离子共掺微晶玻璃发光的色度逐渐发生变化,当CeO2/Sm2O3掺杂的量比为1∶1时,制得的微晶玻璃发光色坐标为(0.315,0.296).通过光谱和荧光衰减曲线,研究了Ce3+离子到Sm3+离子的能量传递,在SAZKNGC0.6S0.6微晶玻璃中,Ce3+离子向Sm3+离子传递能量效率约为20%.结果表明,Ce3+/Sm3+共掺微晶玻璃是白光LED的一种潜在基质材料     

不同激发波长下Ce~(3+)-Tb~(3+)-Sm~(3+)共掺白光玻璃的发光性能

本文采用高温熔融技术制备了Ce3+-Tb3+-Sm3+三种离子共掺杂的硼硅酸盐透明玻璃.测试了紫外LED激发下Ce3+离子、Tb3+离子及Sm3+离子单掺与共掺样品的激发光谱及荧光光谱,通过对单掺及共掺样品荧光寿命的测试研究了Ce3+离子、Tb3+离子及Sm3+离子在玻璃基质中的能量传递机理.通过调整紫外LED灯的激发波长调整发光样品所发射光谱的色度坐标、显色指数及色温,得到适合人类生活、学习、工作的白光发光.     

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+(4I11/2+Ce3+(2F5/2→Er3+(4I13/2+Ce3+(2F7/2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+(4I13/2+Ge3+(2F5/2→Er3+(4I15/2+Ce3+(2F7/2则使Er3+4I13/2能级粒子数减少,导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.     

Er~(3+)/Ce~(3+)共掺TeO_2-Bi_2O_3-TiO_2玻璃的热稳定性和光谱特性研究

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺新型碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性,测试并分析了不同Ce3+离子掺杂浓度下Er3+离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明,制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185℃,高于其它文献的报道;同时,Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce3+∶2F5/2+Er3+∶4I11/2→Ce3+∶2F7/2+Er3+∶4I13/2)有效地抑制了Er3+离子上转换发光并显著增强了1.53μm波段荧光强度,而发射截面随着Ce3+离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er3+/Ce3+共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.     

970nm抽运下Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性

研究了Er3+/Yb3+共掺、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃在970nm抽运下的荧光光谱和上转换光谱性质，测试了Er3+离子的4I11/2和4I13/2能级荧光寿命变化情况.结果发现Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的常规荧光谱线在1450—1700nm区域明显加宽，并在1630nm有一荧光峰，可能是Tm3+：1G4→3F2跃迁产生.上转换发光研究表明，由于碲酸盐玻璃声子能量低的缘故，三种共掺系统下都存在上转换发光现象.在Er3+/Yb3+/Tm3+共掺中，上转 关键词： Er3+/Yb3+/ Tm3+共掺 碲酸盐玻璃 荧光 上转换光谱     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce3+对Er3+上转换发光强度以及Er3+在1.5 μm附近波段发光性能参数的影响,并从能量匹配及能级结构角度出发对Er3+/Ce3+间的能量转移机制进行了分析.分析认为,4 I11/2能级的Er3+通过无辐射能量转移把能量传递给2F5/2能级的Ce3+激发其跃迁至2F7/2能级,而4I11/2能级上的Er3+则无辐射弛豫至4I13/2能级,从而有效降低氟磷酸盐玻璃中Er3+的上转换发光.当Er3+浓度为1.11×1020 cm-3时,Ce3+的最佳掺杂浓度为2.22×1020 cm-3,此时Ce3+的引入不仅可以降低上转换发光,而且有助于提高Er3+在1.5 μm附近波段的荧光强度、发射截面以及4I13/2能级荧光寿命.     

LED白光源用Pr~(3+),Ce~(3+):YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610 nm谱线荧光强度得到有效增强;利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x＝0.322,y＝0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.     

LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610 nm谱线荧光强度得到有效增强|利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x＝0.322,y＝0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.     

Ce3+,Mn2+激活氟磷酸钙的发光中心及其相互作用

研究了Ce3+,Mn2+激活的氟磷酸钙(FAP:Ce3+,Mn2+)的发光光谱、激发光谱、漫反射光谱、发光衰减以及顺磁共振谱,首次发现了FAP:Ce3+,Mn2+中Ce3+可以形成两种发光中心;同时也发现在该材料中Mn3+的发光中心与普通卤粉相似,即存在MnⅠ和MnⅡ两种中心;研究表明,由Ce3+中心向Mn2+中心的能量传递具有相当高的效率,传递机制属偶极子-偶极子相互作用;在Ce3+→Mn2+能量传递过程中,MnⅠ中心优先被Ce3+中心敏化。     

Ce~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)共掺杂氟磷玻璃的上转换发光光谱

研究了Yb3+/Er3+共掺杂和Ce3+/Yb3+/Er3+三掺杂及其随着Al(PO3)3含量改变的氟磷玻璃的光谱性能。从能量匹配及能级结构角度出发分析了Ce3+和Al(PO3)3对其光谱性能的影响。结果表明:在Yb3+/Er3+比为4:1不变而同步增加其含量时,其上转换发光出现了由绿光到黄光再到红光的变化;随着玻璃中Ce3+的引入,产生了Er3+的4I11/2→4I13/2能级间无辐射弛豫速率增加现象,且上转换发光都有一定程度的减弱。随着Al(PO3)3含量的改变,其减弱程度也发生相应的改变。同时,通过对其上转换机理的分析得出了红、绿、蓝发光的光子过程。     

白光LED用新型Ce,Pr掺杂的YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足,本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明,Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3+,Ce3+离子共掺杂可以有效补偿Ce3+离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.     

铝对过渡金属离子掺杂的二氧化硅溶胶凝胶玻璃发光性质的影响

用溶胶凝胶法制备了过渡金属离子(Ni2+,Mn2+和Cu2+)单掺、铝共掺的二氧化硅玻璃,测量了荧光光谱、吸收光谱和红外光谱,研究了Al3+对过镀金属离子在二氧化硅玻璃中发光性质的影响。研究结果表明,Al3+对过渡金属离子的发光性质有着显著影响:Ni2+,Mn2+和Cu+的发光强度大幅度提高,Mn2+的发光峰峰位改变。     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

用锥光纤微球研究Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧玻璃陶瓷的发光特性

采用高温煅烧法制备了Er3+/Yb3+共掺的氟氧玻璃陶瓷新材料(41.2SiO2-29.4Al2O3-17.6Na2CO3-11.8LaF3-0.5ErF3-2.5YbF3),并制作了透明带柄微球.提出了用锥光纤微球耦合系统研究Er3+/Yb3+共掺的氟氧玻璃陶瓷材料发光特性的新方法.它具有所需激发光功率低、制备简便和便于测试的特点.用锥光纤作为耦合器将976 nm激光高效耦合入微球,并将产生的荧光和激光耦合出微球输到光谱分析仪,测量到了强的522,545和657 nm上转换荧光,也测到Er3+产生的1562 nm激光振荡光谱图.分析了Er3+/Yb3+共掺氟氧玻璃陶瓷微球中Er3+上转换发光的机理、发光效率高的机理,分析了在氟氧玻璃陶瓷微球中产生激光振荡阈值比在SiO2基质微球中高的机理.     

Mg2Y8Si6O26:Ce3+,Mn2+荧光粉的制备及发光性能的研究

高温固相法合成了Ce3+,Mn2+共掺的Mg2Y8Si6O26荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对其结构和发光性能进行了研究。表明样品为纯相的Mg2Y8Si6O26晶体,属于六方晶系,空间群为P63/m。光谱数据表明Ce3+在该晶体中占有两种不同格位,分别为C3格位和C1h格位,通过激发和发射光谱对Ce3+在两种格位的发光进行了研究。在286nm光激发下Ce3+,Mn2+共激活Mg2Y8Si6O26的发射光谱除了在400nm有Ce3+的特征发射外,还在600nm处出现了Mn2+的特征发射,表明Ce3+和Mn2+之间存在能量传递。通过改变Mn2+的浓度实现了白光发射,它可用于紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。     

Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光光谱,分析了TmO3量对Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光的影响机理.结果表明:在Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光中,Tm3+存在较强的浓度猝灭效应.随Tm2O3含量增加,Tm3+的上转换蓝光和红光强度先增加,后降低,在0.1 mol% Tm2O3达到最大.该结果有助于进一步提高Tm3+的上转换发光效率.     

激发波长和带宽对Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃发光性质的影响

采用双高斯函数拟合不同中心波长和带宽的LED芯片光谱,并根据荧光分光光度计的测量结果推算不同LED芯片激发下的Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的发射光谱和色温。结果表明,当芯片带宽不变,中心波长从370 nm右移到378 nm时,Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温逐渐下降。当芯片中心波长不变,带宽从10 nm增加到25 nm时,Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的色温变化与中心波长有关。在芯片发光稳定的前提下,带宽变化对Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温的影响小于中心波长改变的影响,故当Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃应用于LED发光时,需优先选择芯片的中心波长。     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47 μm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=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△λeff和峰值发射截面σpeake.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+:3 F4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1.47 μm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.     

锗酸盐玻璃中Yb3+/Tm3+/Ho3+掺杂浓度对2 μm发光的影响

为了研究锗酸盐玻璃中采用Yb3+/Tm3+/Ho3+三掺杂方式实现2 μm激光的可行性,研究了3种稀土离子的掺杂浓度对近2 μm发光的影响,从而对稀土离子掺杂浓度进行优化选择以确定理想的掺杂浓度.实验结果表明,在TmF3掺杂摩尔分数为1%时,随着Yb3+浓度的提高Ho3+的2 μm荧光强度增强;当TmF3掺杂摩尔分数为3%时,随着Yb3+浓度的提高Ho3+的2 μm荧光强度降低;随着Yb3+浓度的提高,Tm3+的近2 μm荧光发射会得到增强,且当Tm3+浓度较高时其发光更为明显,这相对削弱了Ho3+的2 μm荧光.Ho3+2 μm发光受Tm3+/Ho3+的浓度比值影响很大,即用980 nm光抽运三掺杂样品,无论Tm3+浓度单一提高还是Ho3+浓度单一降低,对于Ho3+的2μm荧光都是不利的.     

氧对LaOX：Ce3+和MFX：Ce3+体系猝灭作用的光谱研究

本文首次报道了LaOX:Ce3+和MFX:Ce3+(X=Cl-,Br-;M=Ba2+,Sr2+系列的光声光谱特性,并通过与荧光光谱的对照研究,讨论了氧对Ce3+在MFX和MF2(M=Ba2+,Sr2+基质中发光的猝灭作用.发现样品的发光随灼烧时间的加长而减弱,光声信号却依次增强,表明空气中氧对Ce3+发光的猝灭表现在其无辐射跃迁几率增加.同时发现由于非氟卤素的引入,便得MFX:Ce3+比MF2:Ce3+的抗淬灭性增强.文中着重研究了Ce3+在MFX基质中的发光,结果表明,在无氧合成条件下,MFX:Ce3+中Ce3+以发光中心Ⅱ(420nm附近)为主.