用于1．54μm微片激光器的高Er^3＋／Yb^3＋共掺杂的氟铝酸盐玻璃

本文系统制备了980nm半导体崩浦的应用于1．54μm波段微片激光器的高Er^3 ／Yb^3 共掺杂的氟铝酸盐玻璃。通过玻璃的吸收光谱，发射光谱和上转换荧光光谱的测试，对其光学性质、浓度淬灭及其淬灭机制进行了分析和讨论。当玻璃中Er^3 离子掺杂浓度低于10mol％的情况下，浓度淬灭现象较弱，Er^3 ／Yb^3 共掺杂的氟铝酸盐玻璃在由于Er^3 离子^4 I13／2→4^I 15／2跃迁所引起的1．54μm波段的发射强度比Er^3 单掺杂的氟铝酸盐玻璃中的荧光强度要强。在Er^3 离子掺杂浓度高于10mol％的情况下，由于Er^3 与Yb^3 之间的反能量转移过程，Er^3 ／Yb^3 共掺杂的氟铝酸盐玻璃的1．54μm波段的荧光浓度淬灭效应比Er^3 离子单掺杂的情况下明显。在Er^3 离子掺杂浓度小于10mol％的情况下，实验中发现可获得1．54μm波段高发射效率的Er^3 与Yb^3 离子最佳摩尔浓度掺杂比例约为1：1。     

Er3+掺杂Li2O-CdO-Al2O3-SiO2玻璃的合成及光谱分析

合成了Er^3 掺杂Li2O—CdO—Al2O3-SiO2玻璃，对其吸收光谱、红外及上转换荧光光谱进行了测试和分析。根据吸收光谱和Judd—Ofelt理论计算了该玻璃中Er^3 离子在不同能级间的实验与理论振子强度、辐射跃迁几率、荧光分支比和寿命等光谱强度参数，在798和975nm激光激发下，观察到强的1．53μm红外发射及绿色上转换发光现象，对其形成机制进行了分析。探讨了这种玻璃作为新的激光材料及上转换实用功能材料的可能性。     

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。     

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.     

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Er^3 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)、Er^3 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McCCumber理论，计算了能级^413/2→^4I15/2跃迁的受激发射截面。结果表明：掺Er^3 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Er^3 离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现，掺Er^3 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。     

两种基质中Er^3＋的上转换发光特性

合成了一种新型共掺杂Er^3 和Yb^3 的氟氧化物（ZnF2-SiO2基质）材料,研究了Er^3 在这种基质材料中的吸收和在980nm激发下的上转换发光,并对比了同等激发条件下Er^3 离子在ZBLAN玻璃和这种氟氧化物中的上转换发光特性。实验发现两种基质中Er^3 离子吸收峰位置基本相同,但吸收强度明显不同。氟氧化物中Er^3 离子的上转换发光强度要低于ZBLAN基质中Er^3 离子的上转换发光强度,不同的是Er^3 离子在氟氧化物基质中红光发射强度要强于绿光强度。分析了两种基质中Er^3 的上转换发光机制,氟氧化物基质中Er^3 离子红绿光发射均为双光子过程,ZBLAN基质中Er^3 离子绿光发射为双光子过程,而红光发射为双光子和三光子混合过程。     

Yb3+敏化宽波带掺Er3+氟磷酸盐玻璃的发光性质及Judd-Ofelt理论研究

采用高温熔融法制备了一种新的Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃,测试和分析了其密度、吸收光谱以及荧光光谱,讨论了Er3+离子和Yb3+离子对光谱性质的影响.根据Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=4.36×10-20cm2,Ω4=1.35×10-20cm2,Ω6=0.79×10-20cm2,以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命τm=8.26ms.主发射峰1.53μm处半高宽(FWHM)为68nm.根据McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面σe=8.5×10-21cm2.比较了不同玻璃基质中Er3+离子的光谱特性,结果表明:Er3+/Yb3+双掺氟磷酸盐玻璃在1.53μm附近具有较宽的半高宽和较大的受激发射截面,是一种高增益掺铒光纤放大器的理想介质材料.     

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＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的生长和光谱性质

用液相法合成GdVO4和YVO4多晶原料，提拉法生长出具有高光学质量的Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4混晶。用ICP法分析了晶体中Er^3＋离子的浓度。用x射线粉末衍射法对晶体的晶胞参数进行了测量，分别测量了1．62％（原子分数）Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的偏振吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命谱；光谱显示该晶体在382，454，525，656，804，985，1536nm有很强的偏振光吸收峰，且π偏振光（E∥C）吸收远强于σ偏振光（E⊥C）吸收；同时通过偏振吸收光谱，计算了晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面；与Er^3＋：YVO4，Er^3＋：GdVO4晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面进行了比较。其荧光发射（^4I13/2-^4I15/2跃迁）峰值波长在1．5μm，荧光寿命为4．7ms；光谱特性表明Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料。     

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Er^3 硼硅酸盐玻璃。测量了样品的吸收光谱，由J-0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。     

玻璃中银粒子对稀土离子发光影响的研究

在玻璃制备过程中加入硝酸银,然后通过高温退火得到包含银纳米粒子的Er^3＋掺杂锗酸盐玻璃和Eu^3＋掺杂硼酸盐玻璃样品。根据Mie—Drude理论拟合了这些玻璃样品中银纳米粒子等离子体振荡吸收谱,得到了退火时间与银粒子粒径的关系。用488nm Ar^＋激光器激发不同退火时间的这些玻璃样品,分别监测Er3^3＋的^4S3/2-^4I15/2和Eu^3＋的^5D0-^7F2的发射,发现包含银纳米粒子的玻璃样品较不包含银纳米粒子的玻璃样品,Er3^3＋和Eu^3＋的发射分别增强3．6和1.25倍。通过分析玻璃样品的吸收谱和发射谱,排出了表面等离子振荡引起稀土离子发射增强的可能性。对Er^3＋掺杂的玻璃样品进行Judd—Ofelt理论分析,发现随着退火时间增加J-O强度参数减小,Er^3＋的^4S3/2能级的辐射跃迁几率保持增加,表明引入银纳米粒子引起稀土离子周围晶体场发生变化是稀土离子发光增强的一个原因。     

CaF2对CaO-CaF2-B2O3-SiO2：Sm2O3玻璃的光致发光增强效应

用高温熔融法制备了掺杂Sm₂O₃的CaO-CaF₂-B₂O₃-SiO₂(CFBS:Sm)发光玻璃材料, 并借助X射线衍射(XRD)谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及光致发光(PL)光谱等分析手段研究了玻璃基体中CaF₂的摩尔分数及其结构、红外透过性能以及荧光性能的关系. XRD和FTIR测试表明, 玻璃基体中引入CaF₂并未引起非晶结构的变化但其红外透过峰发生移动. 光谱学测试表明, CFBS:Sm发光玻璃在404 nm波长激发下出现对应于Sm³⁺离子位于566、603和650 nm的特征荧光峰, 其发光颜色为橙红色(x=0.531, y=0.371). 此外, 随着玻璃基体中CaF₂摩尔分数的增加, CFBS:Sm发光玻璃的荧光发射强度、荧光寿命(Sm³⁺的⁴G_5/2能级)和荧光量子效率也表现出增大的趋势. 这种CFBS:Sm发光玻璃中荧光发射强度和荧光寿命的提高主要是由于玻璃基体中的CaF₂替代CaO引起基体相互作用和声子能量降低、无辐射跃迁减弱造成的.     

含纳米晶颗粒的Yb3+/Er3+共掺透明碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质研究

在组成为15Li2O-15Nb2O5-70TeO2-0.1Er2O3-0.4Yb2O3（%, 摩尔分数）的碲酸盐玻璃基础上, 采用两步热处理法制备了透明的含纳米晶颗粒碲酸盐玻璃陶瓷. 通过X射线衍射（XRD）测试表明, 玻璃陶瓷中的晶体颗粒组成为Yb6Te5O19.2或Er6Te5O19.2, 晶粒尺寸约为55 nm. 根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中的光谱参数Ωt（t＝2, 4, 6）以及Er^3＋：4I15/2→4I13/2跃迁自发辐射几率, 根据McCumber理论计算了Er^3＋：4I13/2→4I15/2跃迁的发射截面. 测试了基质玻璃和玻璃陶瓷的拉曼光谱, 对比研究了铒离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中1.5 μm处荧光和上转换光谱特性.     

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.     

Tm~(3+)/Er~(3+)/Ho~(3+)共掺SiO_2-Bi_2O_3-AlF_3-BaF_2玻璃发光性能

采用高温熔融法制备了Tm~(3+)/Er~(3+)/Ho~(3+)共掺的铋硅酸盐50SiO 2-40Bi_2O_3-5AlF_3-5BaF_2玻璃。研究了在808 nm激光器(Laser Diode)激发下Tm~(3+)/Er~(3+)/Ho~(3+)共掺的铋硅酸盐在2 060 nm处的发光性能,同时测试及分析了该铋硅酸盐玻璃的差热特性、吸收光谱及荧光光谱。根据吸收光谱以及Judd-Oflet理论,计算了Ho~(3+)的Judd-Oflet强度参数Ωt(t=2,4,6)以及Tm~(3+)/Er~(3+)/Ho~(3+)相应的吸收截面。铋硅酸盐玻璃中,Tm_2O_3、Er_2O_3和Ho_2O_3掺杂浓度分别为0.75%、1.0%和0.5%时,2 060 nm处Ho~(3+)∶5I7→5I8发射峰强度达到最大。对Tm~(3+)/Er~(3+)/Ho~(3+)3种离子的光谱性质和离子间可能存在的能量传递也做了分析。Ho~(3+)在1 953 nm处的最大吸收截面σabs为9.08×10-21 cm~2,在2 060 nm处的最大发射截面σem为1.168×10-20 cm~2,辐射寿命τmea为2.75 ms,具有良好的增益效应σemτ(3.212×10-20cm~2·ms)。     

Dy~(3+)掺杂Ge-Ga-Se-KBr硫卤玻璃近红外和中红外发光特性研究

用熔融淬冷法制备了系列掺杂浓度的Dy3+∶Ge-Ga-Se-KBr硫卤玻璃样品,测试了样品的折射率、吸收光谱、近红外及中红外荧光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Dy3+离子的强度参数(Ωi,i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)和辐射寿命(τrad)等光谱参数。研究了810 nm激光泵浦下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间的关系,利用McCumber(MC)和Futchbauer-Ladenburg(FL)理论分别计算了常温Dy3+:6F5/2→6H9/2(2.17μm),6F11/2(6H9/2)→6H13/2(2.47)和6H13/2→6H15/2(2.86μm)中红外荧光的受激发射截面。     

Eu3+掺杂SiO2-Al2O3-B2O3玻璃制备及光谱性能研究

高温溶制了Eu^3＋掺杂SiO2-Al2O3-B2O3-MxOy（M=Li^＋,Na^＋,K^＋,Mg^2＋,Ca^2＋,Sr^2＋,RE^3＋）硼硅酸盐玻璃,测试了玻璃样品的发射光谱、激发光谱和透射光谱,研究了不同碱金属离子、碱土金属离子对该系统荧光性能的影响。利用发射光谱计算了Ω2,Ω4以及^5D0到^7F2,^7F4的自发辐射几率和振子强度f（^5D0→^7F2）,f（^5D0→^7F4）。结果表明,材料的发射能级为^5D0→^7F1（590nm）,^5D0→^7F2（617nm）,^5D0→^7F4（698nm）,而且材料的结构对称性越差,跃迁戒律打破地越彻底,荧光发射越强。     

ZrO2：Er^3＋，Yb^3＋纳米晶的制备及Er^3＋离子能级在晶体场中的分裂

采用1，3-丁二醇低热结晶法制备了ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶．常温下，用980nm的红外激光激发可以观察到很强的ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶红光发射，用荧光光谱仪记录了该上转换光谱．X射线粉末衍射(XRD)结果表明，ZrO2：Er^3 ，Yb^3 纳米晶属于立方晶系．研究了纳米晶的上转换发光机理，根据晶体场理论对Er^3 的2个上转换能级进行了Stark分裂计算，对2个能级之间的谱线进行了归属，进一步证实了980nm激发Er^3 离子的上转换经历两个过程：一是连续吸收2个980nm光子的过程，二是吸收980nm光子，电子转移到亚稳态能级后，再吸收980nm光子的过程．     

Sm~(3+)掺杂SiO_2-Al_2O_3-LiF-YF_3系微晶玻璃的制备及表征

采用高温熔融法制得组分为43SiO_2-23Al_2O_3-27LiF-17YF_3-0.25Sm_2O_3(%,摩尔分数)的前驱玻璃,玻璃样品分别经530, 550和560℃热处理后,成功制备出Sm~(3+)掺杂含LiYF_4晶粒的微晶玻璃。其晶相由X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(TEM)所证实,晶粒平均尺寸为15±1 nm。紫外-可见分光光度计(UV-Vis)证实微晶玻璃具有良好的透光性。对玻璃和微晶玻璃样品的光谱特性和荧光寿命进行研究,并计算出样品的色坐标。结果表明:在波长404 nm的激发下,热处理温度为550℃的微晶玻璃具有最高光输出强度,发射出红橙光,其色坐标位于(x=0.585,y=0.415),微晶玻璃的荧光寿命要长于前驱玻璃。     

稀土硼酸盐玻璃中三价镝离子的光谱分析

制备了具有高效可见荧光发射的Dy3+掺杂稀土硼酸盐(LBLB)玻璃,测量和分析了玻璃样品的吸收和荧光光谱。运用Judd-Ofelt理论,根据玻璃的吸收光谱求得各吸收跃迁的振子强度,利用最小二乘法求得Dy3+离子的晶场调节参数Ωt(t=2,4,6)分别为4.04×10-20,1.30×10-20和1.82×10-20cm2,计算了拟合过程的均方根偏差(rδms)。在紫外光激发下,Dy3+掺杂LBLB玻璃发出明亮的黄白光。激发光谱表明,氩离子激光器是Dy3+掺杂LBLB玻璃有效的激发光源。