648nm激光雪崩抽运掺Tm晶体的本征光学双稳特性研究

理论研究了648nm激光雪崩抽运掺Tm晶体的本征光学双稳态.根据系统的非线性速率方程理论,推导出了稳态近似下雪崩阈值的解析表达式,数值研究了光子雪崩动力学响应、本征光学双稳性以及系统参数对光学双稳态的影响等.研究结果表明,648nm激光抽运下可以观察到掺Tm激光晶体的2μm荧光辐射本征光学双稳态,通过改变可控的实验参数能够实现对光学双稳回线环的形状调节. 关键词： 光学双稳 动力学 掺Tm晶体 光子雪崩     

648nm激光雪崩抽运掺Tm晶体的本征光学双稳特性研究

理论研究了648nm激光雪崩抽运掺Tm晶体的本征光学双稳态.根据系统的非线性速率方程理论，推导出了稳态近似下雪崩阈值的解析表达式，数值研究了光子雪崩动力学响应、本征光学双稳性以及系统参数对光学双稳态的影响等.研究结果表明，648nm激光抽运下可以观察到掺Tm激光晶体的2μm荧光辐射本征光学双稳态，通过改变可控的实验参数能够实现对光学双稳回线环的形状调节.     

掺Tm激光晶体的可见与红外发光转换及双稳多色开关

理论研究了648nm激光抽运掺Tm晶体的可见与红外发光转换和发光双稳特性.根据系统的耦合速率方程理论,推导了发光转换阈值的解析表达式,数值研究了Tm³⁺能级布居数,辐射光谱以及发光强度等随抽运光强的变化.数值结果表明,648nm激光抽运下可以实现452/469nm蓝光与1716 nm红外光谱的发光转换.在光子雪崩阈值附近,可以观察到掺Tm晶体的辐射光谱双稳,荧光色度双稳和发光强度双稳等现象.利用掺Tm晶体的可见与红外发光转换与双稳特性,可以实现抽运功率控制的全固态发光转换器和双稳波长 关键词： 光学双稳 多色开关 掺Tm晶体 光子雪崩     

Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺的硅酸盐玻璃上转换发光性能

采用高温熔融法制备了掺杂不同比例Yb~(3+)和Tm~(3+)的硅酸盐玻璃。吸收光谱表明,Yb~(3+)和Tm~(3+)在300~1 100 nm的吸收过程彼此不干扰。研究了玻璃样品在980 nm LD泵浦下的上转换发光行为,结果表明:Yb~(3+)/Tm~(3+)在477 nm(1G4→3H6)发射强烈的上转换蓝光,在654 nm(1G4→3F4)发射较弱的红光,在795 nm(3H4→3H6)发射微弱的红外光。提高Yb~(3+)的比例均能够提高477 nm蓝光、654 nm红光和795 nm红外光的发射强度。研究分析了上转换发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,结果表明上转换蓝光和红光发射均为三个光子过程,红外光发射为两个光子过程。分析了Yb~(3+)、Tm~(3+)在硅酸盐玻璃中上转换发光的机制。     

Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺杂Sb_2O_4荧光粉的制备及上转换发光性质研究

高温固相法制备了Yb3+/Tm3+共掺的Sb2O4发光粉体,研究了其上转换发光性质。在980nm半导体激光器的激发下,样品发射较强的近红外(800nm)和较弱的蓝色(480nm)及红色(680nm)上转换发光。粉末样品中稀土Yb3+及Tm3+浓度对上转换发光性质具有显著的影响,随着Yb3+或Tm3+浓度的增加,上转换发光增强;Tm3+掺杂浓度达0.8%时其上转换发光强度达到最大,之后上转换发光随Tm3+浓度的增加而减弱,这是由于浓度猝灭引起的。探讨了粉末样品的上转换发光机理,在980nm激发下Tm3+的蓝光和近红外上转换发光均属于二光子的上转换发光过程。     

掺Tm~(3+)和Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺碲钨酸盐玻璃中能量转换过程和机理

本文研究了808nm激光二极管抽运下掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的能量转换过程和机理.利用Dexter模型计算了能量转换微观参数和临界半径,分析了两者的变化特性;利用Vila等修正的Inokuti-Hirayama模型拟合了Tm3+的荧光衰减曲线.结果表明:Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的能量转换过程中,不仅包含Inokuti-Hirayama作用方式,而且存在着局域性相互作用,并随着Tm3+和Ho3+的浓度增大,后者所占比例逐渐增大.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感

采用高温熔融淬火法成功的合成了Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的含有不同浓度Tm~(3+)的氟氧化物碲酸盐玻璃.测量了样品的吸收光谱,结果表明Yb~(3+)和Tm~(3+)成功掺入到玻璃基质中.在980nm激发下,样品在801nm(3H4→3H6)发射最强,在476nm(1G4→3H6)和651nm(1G4→3F4)发射较弱;分析了上转换发光强度与Tm~(3+)浓度依赖关系,确定了上转换发光的最佳掺杂浓度为0.1%Tm2O3;探讨Tm~(3+)的上转换发光机理和Tm~(3+)的浓度猝灭机理,结果表明在980nm激发下Tm~(3+)获得的能量主要来自于Yb~(3+)→Tm~(3+)的量传递,Tm~(3+)的浓度猝灭机理为Tm~(3+)-Tm~(3+)之间的交叉弛豫导致的无辐射能量传递,根据能量匹配的原则,给出可能的交叉弛豫通道.此外,在980nm激发以3F2,3和3H4作为热耦合能级研究分析了Tm~(3+)在氟氧化物碲酸盐玻璃中的温度传感性能,结果表明灵敏度随温度的升高而升高,说明Tm~(3+)掺杂的氟氧化物碲酸盐玻璃可以作为光纤传感材料,且在高温灵敏度更佳.     

Tm~(3+)-Er~(3+)-Yb~(3+)共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的发光特性

制备了Tm3+-Er3+-Yb3+共掺含NeYF4纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷.根据X射线粉末衍射结果确认玻璃中包含NaYF4纳米晶.测量了样品的吸收光谱和在980 nm LD红外光激发下的荧光光谱.同时观察到了明亮蓝光(475 nm)、绿光(530,550 nm)和红光(651,668 nm).上转换蓝光是由于Tm3...     

Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂BaGa2ZnO5粉末的上转换发光

对Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂BaGa_2ZnO5粉末的上转换发光特性进行了研究。首先,通过不同的制备工艺研究了BaGa2ZnO5粉末的生成条件。XRD分析表明,由于ZnO的高温分解,必须密封烧结并增加ZnO用量才能制备出BaGa2ZnO5。其次,测量了Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂BaGa2ZnO5粉末在980nmLD激发下的上转换发射光谱,发现存在8个较强上转换发射峰,其中480nm和798nm对应于Tm~(3+)离子能级跃迁,其他上转换峰对应于Er~(3+)离子能级跃迁。另外,测量了980nmLD不同激发功率对应的上转换发射峰强度,并根据激发功率-上转换强度曲线拟合得到了各发射峰对应的多光子吸收过程。最后,根据上转换发射光谱和CIE1931标准数据计算了样品粉末的色坐标为(x=0.4151,y=0.4794) ,比较接近白光色坐标,说明所制备的粉末样品具有产生上转换白光的前景。     

掺Tm~(3+)光纤激光器的热效应分析

随着泵浦源功率的提高和双包层抽运技术的发展,掺Tm3+光纤激光器的输出功率已达到kW量级,热效应逐渐成为限制掺Tm3+光纤激光器输出功率和光束质量提高的关键因素。主要分析了掺Tm3+光纤激光器的热效应以及一些常用的应对措施。     

Upconversion luminescence,intrinsic optical bistability,and optical thermometry in Ho~(3+)/Yb~(3+): BaMoO_4 phosphors

Ho~(3+)/Yb~(3+): BaMoO_4 phosphors with different concentrations were fabricated by a gel combustion method.The upconversion(UC) luminescence, intrinsic optical bistability, and the corresponding mechanisms were reported for the present system. The optical thermometric properties based on red(~5F_5→~5I_8) and green(~5F_4/~5S_2→~5I_8) emissions were studied. The sensing sensitivities could be tuned by manipulating the cooperative energy transfer process. The highest absolute sensitivity was 99 × 10~(-4) K~(-1) at 573 K, which is larger than that of many previous UC materials.     

被动谐波锁模Er3+/Yb3+共掺双包层光纤环形腔激光器

为了实现高重复频率和高功率的光脉冲,实验采用Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,稳定的中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为泵浦源,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到稳定的自起振锁模光脉冲。当泵浦功率为2.4 W时,激光器输出重复频率为8.829 MHz的连续锁模光脉冲,平均输出功率为52.5 mW,自起振锁模泵浦阈值功率为0.6 W,并观测到了稳定的高阶谐波锁模、调Q和调Q-锁模光脉冲输出。     

Enhancement of up-conversion luminescence properties in Yb~(3+)/Tm~(3+)/Er~(3+) tri-doped transparent oxyfluoride tellurite glass ceramics

<正>Optically transparent Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+) tri-doped oxyfluoride tellurite based nano-crystallized glass ceramics with the batching composition of 73TeO_2-15ZnO-7ZnF_2-3YF3-1.5YbF3-0.3ErF3-0.2TmF_3(mol%) is prepared by a conventional melting quenching and the subsequent heat treatment processes.The sizes of grown nano-crystals in glass matrix appear to be smaller than 100 nm from the scanning electron microscope measurement.Visible up-conversion luminescence of the as melted glass and glass ceramics is investigated.The three-color up-conversion luminescence intensities by 980-nm pumping are increased significantly due to the heat treatment,and the blue intensity increases with a higher magnitude than other wavelengths after heat treatment.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

共掺Na~ 的Yb~(3 )∶CaF_2晶体的荧光分析与低阈值激光运转

基于975nm激发的室温下荧光光谱测量,系统地研究了在新型钠、镱共掺的氟化钙晶体中钠离子的作用机理,分析了掺钠离子浓度与激光阈值的关系,获得了具有最低激光阈值的掺杂浓度优化配比.激光实验表明对于2%Yb3 离子浓度的氟化钙,掺入3%的钠离子能够获得最低阈值的激光运转,这与理论和荧光分析完全一致.     

Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度(1 100℃)和退火温度(440℃,480℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3+∶Er3+=4∶1、Er3+摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。