新型掺铒铋酸盐玻璃上转换发光研究

制备了新型掺Er3 铋铅锶玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和上转换光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋铅锶玻璃的3个强度参量Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=3.27×10-20 cm2,Ω4=1.15×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20 cm2.计算了Er3 离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.研究了上转换发光强度随泵浦激光功率的变化,上转换荧光525,546和657 nm曲线的斜率分别为1.86,1.88和1.85,表明红、绿光发射均为双光子吸收过程.     

掺铒碲酸盐玻璃光谱特性研究

测试了样品(75-x)TeO2-xWO3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TWZ,x=0,4,8,12,15)和(75-y)TeO2-yB2O3-15ZnO-5La2O3-5Nb2O5(摩尔分数)-1%(质量分数)Er2O3(TBZ,y=0,4,8,12,15)玻璃的吸收光谱、荧光光谱、上转换光谱、能级寿命和热稳定性.应用J-O理论和McCumber理论分别计算了玻璃中Er3+离子光学跃迁强度参数Ωt(t=2,4,6)和受激发射截面.在975 nm激励下,该玻璃同时观察到了绿光(528和544 nm)和红光(660 nm)的上转换发光现象,分别对应于Er3+的.2Hu/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和 4F9/2→4I15/2跃迁.分析比较了玻璃中WO3和B2O3含量变化对光谱参数的影响.结果表明:随着WO3含量的增加,TWZ玻璃1.53μm波段荧光强度逐渐增大,上转换发光强度逐渐减弱,4I13/2能级寿命增加;随着B2O3含量的增加,TBZ玻璃1.53 μm波段荧光强度、上转换发光强度以及4I13/2能级寿命逐渐减弱.另外,TWZ和TBZ系列玻璃的热稳定性都有所提高.     

Er~(3+)铋铅锶玻璃吸收光谱和上转换光谱

制备了新型掺Er3+铋铅锶玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和上转换光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋铅锶玻璃的3个强度参量Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=3·27×10-20cm2,Ω4=1.15×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2。计算了Er3+离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。研究了上转换发光强度随泵浦激光功率的变化,上转换荧光525,546和657nm曲线的斜率分别为1·86,1·88和1·85,表明红、绿光发射均为双光子吸收过程。     

Tm3+掺杂锗镓酸盐玻璃的2 μm中红外光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O2掺杂浓度分别为1.526%,3.006%,5.836%,11.028%,15.678%(质量分数,以下同)的65GeO2-12Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(摩尔比)玻璃.从其吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长光的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度玻璃在～1.47 μm与～1.8 μm的荧光特性,发现当Tm2O3掺杂浓度约达到～3.006%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大;然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.本文从Tm3+离子间的能量交叉弛豫效应与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的现象.同时,根据Mc-Cumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面,该荧光的受激发射截面峰值比氟锆铝酸盐玻璃大.由于该玻璃材料表现出较好的光谱性能,因此该材料可望成为～2.0 μm波段中红外光纤激光器的候选基质材料.     

Tm3+掺杂的新型铋酸盐玻璃的制备与光谱特性

通过传统熔融法,分别制备了Tm3+单掺和Tm3+/Yb3+共掺的新型铋酸盐玻璃Li2O-SrO-ZnO-Bi2O3(LSZB),采用拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱对其进行了表征.应用Judd-Ofelt理论,计算了Judd-Ofelt参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=4.29×10-20 cm2,Ω4 =1.16×...     

掺Nd3+碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃, 测量了试样的吸收光谱、发射光谱, 计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2, Ω4, Ω6), 给出了Nd3+离子的发光特性(A, β, τrad, σ)的计算结果, 研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制. 研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性. 当x为0.5时荧光强度和发射截面最大, 即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020 ions·cm-3). 碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致.     

Er3+掺杂Li2O-SrO-ZnO-Bi2O3玻璃中Er3+离子在1.53 μm处的荧光发射特性

采用传统的熔融法制备了Er~(3+)掺杂的新型铋酸盐玻璃(Li_2O-SrO-ZnO-Bi_2O_3,LSZB),并对其光谱性质进行了表征,分析了玻璃的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论研究了其荧光特性。LSZB玻璃样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)跃迁发射峰位于1.53 μm处,半高宽约为78 nm。样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)能级寿命为2.848 ms,量子效率为99.93%,受激发射截面达到9.76×10~(-21)cm~2。以上结果显示,Er~(3+)掺杂LSZB玻璃有良好的光谱特性。     

Er~(3+)掺杂硼硅酸盐玻璃的近红外发射特性研究

利用高温熔融法合成了掺Er3+硼硅酸盐玻璃。测量了样品的吸收光谱,由J-O理论得到了强度参数Ωλ(λ=2,4,6)及一些相关参数。用970nm光激发测量了10～300K之间的近红外发射光谱。利用McCumber理论拟合得到了1.53μm发射的受激发射截面,并与测量得到的发射光谱线形符合较好。由受激发射截面和发射光谱得到的半高全宽分别为59和56nm。利用能级简化模型讨论了样品的红外变温发射光谱,提出了增大1.53μm发射带宽的途径。     

Eu3+-Tb3+共掺杂SiO2-B2O3-Na2O-Y2O3-P2O5玻璃陶瓷的制备与发光性能

采用高温熔融法制备Eu3+?Tb3+共掺杂SiO2?B2O3?Na2O?Y2O3?P2O5前驱体玻璃。对前驱体玻璃粉末进行差示扫描量热(DSC)分析,确定玻璃陶瓷样品的热处理温度。前驱体玻璃热处理后,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析可知前驱体玻璃中有Na3.6Y1.8(PO4)3晶粒析出。利用荧光光谱对玻璃陶瓷样品的发光性能进行表征,同时分析了Tb3+离子的荧光衰减曲线,确定Eu3+、Tb3+离子的发光机理以及能量传递过程。通过对Eu3+?Tb3+共掺杂玻璃陶瓷样品的发射光谱采集并用色坐标软件和色温计算程序,获得玻璃陶瓷样品的色坐标和相关色温。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺杂Bi2O3-GeO2-B2O3-ZnO玻璃的光谱研究

用高温融熔法制备了Er^3＋单掺与Er^3＋/Yb^3＋双掺杂的（60-x）Bi2O3-xGeO2-30B2O3-10ZnO （x=5,10, 20, 30）系统玻璃. 用差热曲线（DTA）研究了该玻璃系统的热稳定性. 结果表明, GeO2的掺入, 使得玻璃的软化温度与结晶起始温度的差增加, 玻璃的稳定性与料性增加. 测定了玻璃的吸收光谱. 应用McCumber理论计算了Er^3＋离子的受激发射截面及Er^3＋离子^4I13/2-^4I15/2发射光谱的荧光半高宽. 从吸收光谱特性出发, 应用J-O理论计算了玻璃中Er^3＋离子的强度参数（Ω2, Ω4, Ω6）, Er^3＋离子的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命. 在970 nm波长的激发下, 研究了样品在红外波段的荧光光谱. Yb2O3的掺入, 大幅度地提高了970 nm波长的抽运效率以及在1.54 μm波段的发光强度.     

M4Ge9O20碱金属锗酸盐晶体、玻璃及熔体结构的拉曼光谱研究

本文研究了M₄Ge₉O₂₀型锗酸盐(M=Na,K)273～1 373 K常温、高温及熔体拉曼光谱。应用量子化学从头计算方法计算了系列二元钠锗酸盐离子簇模型振动频率。M₄Ge₉O₂₀型锗酸盐晶体结构四配位锗、六配位锗共存。研究表明,随温度升高六配位锗将逐渐转变为四配位锗,产生非桥氧,并观察到在熔点以后全部转变为四配位锗,且其桥氧角分布范围为94～145°,其高频区非桥氧对称伸缩振动频率与其精细结构密切相关,振动频率等性质主要依赖于其精细结构而非其初级结构单元-GeO₄,非桥氧对称伸缩振动频率随锗氧四面体应力指数SIT(Stress Index of Tetrahedron)的增大而增大,与实验所得到的频率与SIT的线性关系一致。玻璃结构以四配位锗为主,存在少量六配位锗,其含量取决于冷速的大小。     

掺Er~(3+)重金属氧氟硅酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

制备了掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质,应用Judd Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。应用McCumber理论,计算了能级4I13 2→4I15 2跃迁的受激发射截面。结果表明:掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃具有较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面。对Er3+离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现,掺Er3+重金属氧氟硅酸盐玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当,大于磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃。     

Tm3+与Ho3+单掺杂锗酸盐玻璃的增益特性

制备了掺杂浓度分别为2．0mol％的Tm^3＋与Ho^3＋单掺的两种锗酸盐玻璃。根据McCumber理论计算了Tm^3＋离子能级^3H6←→^3F4（1．8μm）跃迁和Ho^3＋离子能级^5I8←→^5I7（2．0μm）跃迁的吸收截面和受激发射截面。同时,根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子的浓度分别获得了Tm^3＋离子和Ho^3＋离子在两种不同锗酸盐玻璃基质中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。对于Tm^3＋离子掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值大于在氟锆酸盐、氟化物和氟氧化物玻璃中;对于Ho^3＋掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值也大于在氟锆铝酸盐玻璃。因此,Tm^3＋和Ho^3＋掺杂的两种锗酸盐玻璃在～1．8和～2．0μm波段的中红外激光器中将有潜在的应用前景。     

Er~(3+)∶Yb~(3+)∶Tm~(3+)共掺硼硅酸盐玻璃光致发光温度特性和能级劈裂

高温固相烧结法制备了Er^3＋：Yb^3＋：Tm^3＋共掺硼硅酸盐玻璃．在978nm半导体激光器抽运下,测量了样品在300～573K下光致发光谱强度随温度的变化,讨论了室温时上转换绿光和红光等波段的光谱劈裂．分析了Er^3＋：Yb^3＋和Tm^3＋之间的能量传递机制．研究结果表明,当温度升高时,Er^3＋：Yb^3＋：Tm^3＋共掺硼硅酸盐玻璃的481nm蓝光、517和534nm绿光、以及657nm红光等光致发光强度单调下降,在490K时几乎消失．但900nm左右的近红外光谱则随温度的升高而持续增强,而且其中心波长向短波方向移动．在室温时,光谱劈裂明显,高温时劈裂逐渐消失．     

一种新型铒镱共掺碲硅酸盐玻璃的光谱性质及荧光俘获效应研究

用高温熔制法制备了系列Er^3＋／Yb^3＋共掺碲硅酸盐玻璃样品，测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、上转换发光光谱及热稳定性。结果表明：这种玻璃具有较宽的荧光半高宽、较大的受激发射截面，较好的热稳定性。970nm泵浦下该系列玻璃在可见光525，546和658nm这3处存在明显的上转换现象，它们分别由Er^3＋离子^2H11/2→^4 I15/2，4S3/2→^4 I15/2和^4 F9/2→^4 I15/2辐射跃迁产生。另外，测试和讨论了在不同样品厚度下玻璃的光谱特性，如荧光光谱、荧光寿命和上转换发光光谱等。结果表明，荧光俘获效应对Er^3＋离子1．5μm波段荧光及上转换发光都有着较大的影响，并随着玻璃厚度的增加而增大，导致测量值与实际值产生较大的偏差。     

PbF2·SiO2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了PbF2·SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用TG-DSC和IR技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合XRD和TEM研究了凝胶玻璃中PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了Er3+掺杂的影响.结果表明,采用此方法制备的PbF2.SiO2纳米晶粒玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在320℃左右;经480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的PbF2晶粒尺度约为10-25nm,材料透明性良好.在PbF2·SiO2系统中掺入少量的Er3+,将提高PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低.     

PbF_2·SiO_2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶法制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用 TG-DSC 和 IR 技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合 XRD 和 TEM 研究了凝胶玻璃中 PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了 Er3+掺杂的影响。结果表明,采用此方法制备的 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在 320℃左右;经 480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的 PbF2晶粒尺度约为 10～25nm,材料透明性良好。在 PbF2?SiO2系统中掺入少量的 Er3+,将提高 PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对 PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低。     

Eu3+掺杂Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃的制备与荧光性能研究

采用高温熔融法制备了Eu³⁺掺杂Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂荧光玻璃,探讨了成分对该体系玻璃形成能力的影响,并对不同Eu³⁺掺杂浓度下的荧光性能进行了研究.结果表明,熔融温度为1500℃条件下,SiO₂含量对该体系的玻璃形成能力影响明显,Y/Al摩尔比为3/5时,SiO₂含量在52%-68%(摩尔分数)范围内时可以获得玻璃.掺杂Eu³⁺的Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃具有荧光性能,在395nm波长激发下,在588 nm和614 nm处出现明显的发射峰.随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,该荧光玻璃的发射波长不变,但发射强度有所变化;当Eu³⁺掺杂浓度为1.5%(摩尔分数)时,特征发射峰强度最大.     

Sr2.975-xCaxAlO4F∶Ce3+0.025荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr2.975-xCaxAlO4F:Ce3+0.025(0≤x≤1.0)发光材料,通过X射线衍射、荧光光谱测试分析,研究了Ca2+掺杂对晶体结构和发光性能的影响.XRD测试表明Ca2+的掺入并没有改变基质晶格的结构类型,且在Sr3 AlO4F基质中固溶极限不超过x=0.9.荧光光谱分析表明,Ca2+掺入后能有效提高发光强度,使激发光谱宽化和发射光谱红移,在Ca2+掺入量为x=0.4时发射强度最高.考察了Sr3-xCaxAlO4F:Ce3+(x =0,x=0.4)在不同Ce3+浓度的发射强度与峰值波长,发现Ca2+掺杂量由x=0增加至x=0.4时,对应的Ce3+的猝灭浓度由0.01降低至0.0025,并且Ce3+的猝灭机制为电偶极-电偶极相互作用.     

Er3+-Yb3+掺杂SiO2-SrO-NaF玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融晶化法制备了主晶相为SrF₂的Er³⁺-Yb³⁺共掺透明氟氧化物玻璃陶瓷,利用DSC、XRD、SEM、UV-Vis-NIR和荧光光谱对样品的结构、形貌、发光性能进行了测试与表征。研究表明：该体系玻璃最佳热处理温度为620℃,最佳热处理时间为2 h,并讨论了Yb³⁺不同掺杂浓度对Er³⁺-Yb³⁺共掺玻璃陶瓷样品上转换发光性能的影响,确定Er³⁺-Yb³⁺最佳掺杂浓度比为1：7,同时观察到了明亮的绿光（522,540 nm）和较弱的红光（656 nm）,对Er³⁺和Yb³⁺之间的能量传递过程进行了讨论。