Yb3+/Tm3+双掺硫卤玻璃1.8μm中红外发光特性研究

用熔融淬冷法制备了系列不同组分和Tm3+/Yb3+掺杂浓度的Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃样品,测试了样品的拉曼光谱、折射率、吸收光谱、红外荧光光谱。研究了975nm激光泵浦下样品的1.23μm和1.8μm荧光特性。分析了Tm3+/Yb3+之间声子辅助的共振能量转移,结果表明两个离子间有效的能量转移途径为Yb3+∶2F5/2→Tm3+∶3 H5。计算得到常温下Tm3+∶3 H5→3F4和Tm3+∶3F4→3 H6跃迁的多声子弛豫速率分别为303s-1和0.30s-1。     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的热稳定性、 Judd-Ofelt理论分析和光谱性质

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、荧光光谱和上转换发光.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.结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,位于532 nm、546 nm和659 nm的上转换绿光和红光,分别对应于Er3 离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的辐射跃迁,是一种较为合适的宽带光纤放大器和上转换激光器的基质材料.     

应用于白光显示的碲酸盐玻璃上转换发光特性

用高温熔融法制备了Tm3+/Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理。结果发现:在975 nm,波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(525、546 nm)和蓝光(475 nm)三基色上转换发光,分别对应于Er3+的4F9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和Tm3+的1G4→3H6能级跃迁;随着Yb3+掺杂含量和泵浦功率的增加,样品的上转换发光强度都得到了一定程度的提高;通过调整稀土掺杂的浓度,得到了接近于标准白光(EE)发射。     

微结构调控对Dy~(3+)掺杂GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃红外发光性能的影响

采用传统熔融-淬冷法制备了掺杂O.1 mol%Dy~(3+)的GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃,研究了其热稳定性、透过光谱和红外发射光谱,用拉曼光谱表征了玻璃结构.结果表明:在808 nm激发下,玻璃近红外发射荧光中心位于1.3μm,荧光半峰宽约90 nm;Dy~(3+)的1.3μm发光性能(~6F_(11/2)·~6H_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁)由玻璃Dy~(3+)局域环境所决定.当I/Ga摩尔比固定为1时,Dy~(3+)的1.3μm荧光寿命随着[Ge(Ga)I_xSe_(4-x)]、[Ge(Ga)I_4]和[Ga_2I_7]-新的低声子能量基团的形成而增加;当I/Ga摩尔比变化时,微小的玻璃组分变化导致Dy~(3+)局域环境晶体场的变化,从而引起Dy~(3+):1.3 μm发光寿命急剧变化,其最大值可达到2885μs.Dy~(3+)掺杂的GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃可通过微结构调控获得较优良的1.3μm红外光输出.     

Er3 /Yb3 共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺的TeO2-WO3-Bi2O3玻璃,研究了该玻璃的吸收和荧光光谱性质.应用Judd-Ofelt(JO)理论计算了Er3+的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t＝2,4,6).Er3+在该玻璃中4I13/2→4I15/2发射的荧光半高宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面为1.03×10-20cm2.其带宽特性FWHM×σpeake乘积优于掺Er3+的硅酸盐、磷酸盐和铋酸盐玻璃,说明这是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料.Er3+在400～850nm波长范围存在着5个上转换发射峰,分别对应Er3+的激发态4I7/2、2H11/2、4S3/2、4F9/2和4I9/2到基态4I15/2的发射,分析了其可能存在的上转换过程.     

用Judd-Ofelt理论计算Nd3+离子在LaMgAl11010单晶中的光谱参数

本文根据Judd-Ofelt理论,利用LaMgAl11O19单晶中Nd3+离子的7个收光谱支项和4F3/2→4I9/2,11/2,13/2的三个荧光带计算了谱线强度,振强度,强度参量Ω2,4,6,电偶极子跃迁几率及荧光分支比等光谱参数。     

Ba_(0.99)Nd_(0.01)TiO_3纳米颗粒的合成及其光学性能研究

用熔盐法合成了掺Nd钛酸钡(Ba0.99Nd0.01TiO3)纳米颗粒,用X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱研究了所制Ba0.99Nd0.01TiO3纳米颗粒的晶体结构,讨论了Nd掺杂对BaTiO3结构的影响,并分析了纳米颗粒的紫外–可见光吸收和光致发光性能。结果表明:合成的纳米颗粒是单晶的四方结构,平均粒径约为200 nm,光学带隙为3.23 eV。在近红外波段900 nm和1 060 nm附近有强烈发光,其分别是由Nd3+的4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2跃迁辐射导致。     

171 W,1.3 μm调Q准连续全固态激光器

1.3μm全固态激光及其倍频660 nm激光在医疗、显示、娱乐、科研等领域有着非常重要的应用价值。据报道,当前1.3μm全固态激光输出功率为122 W(连续波)。中国科学院物理研究所许家林等采用自行研制的大功率连续抽运激光头,通过热近非稳区谐振腔优化设计和调Q技术相结合,并利用Nd的4F3/2→4I13/2跃迁辐射获得了1.3μm准连续激光输出,平均功率171 W,光-光效率19%,脉冲宽度171 ns,运转频率5 kHz。实验装置如图1所示,每个激光头抽运功率为600 W,激光头中所用的Nd∶YAG激光晶体尺寸为5 mm×100 mm,掺杂原子数分数为0.6%;在两个相同的激光头…     

单一基质白光荧光粉Ba3Y1－x(PO4)3:xDy3+的合成及其发光特性

采用高温固相法,合成了Ba3Y1-x(PO4)3:xDy3+荧光粉。X射线衍射(XRD)图谱表明,合成物质为纯相Ba3Y(PO4)3晶体。激发谱和发射谱表明,样品的主发射峰位于486nm(4F9/2→6H15/2)和575nm(4F9/2→6H13/2),为典型的Dy3+特征发射,对应于样品的蓝光和黄光发射,其中以348nm激发时得到的峰值最强。样品的主激发峰有8个,均为Dy3+吸收,分别位于292nm(6H15/2→4D7/2),322nm(6H15/2→6P3/2),348nm(6H15/2→6P7/2),362nm(6H15/2→6P5/2),385nm(6H15/2→4M21/2),424nm(6H15/2→4G11/2),452nm(6H15/2→4I15/2)和473nm(6H15/2→4F9/2)处。研究了Dy3+掺杂浓度对发光性能的影响,在掺杂浓度x=0.08时,出现了浓度猝灭,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用;不同Dy3+掺杂浓度荧光粉发射光的色坐标均在白光区域中。同时,研究了敏化剂Ce3+对Ba3Y(PO4)3:Dy3+材料发光强度的影响。     

晶体光谱特性

测量了0.8 at.-% Nd3+:Y0.5Gd0.5VO4的吸收光谱和荧光发射谱,光谱显示该晶体在808.5 nm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,半高宽度分别为4.5 nm和12 nm,吸收截面分别为19.69×10-20 cm2和6.41×10-20 cm2;其荧光发射( 4F3/2→ 4I11/2跃迁)峰值波长在1064 nm,半高宽度为3.7 nm; 4F3/2→ 4I11/2跃迁的荧光寿命为110 μs;光谱特性表明Nd3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料.     

Li+增强Ho3+/Yb3+:Y2O3纳米晶的上转化发光研究

采用凝胶溶胶法制备了不同浓度的Y2O3:Ho3+/Yb3+/Li+纳米晶,并且系统研究了不同掺杂浓度对上转化荧光现象的影响。首先,通过XRD图形判断了晶体结构的生成,再通过980 nm的激光器和荧光光谱仪测得的光谱图,发现了位于520~579 nm的绿光、635~674 nm的红光等两条很强的可见光,还有一条较弱的位于743~775 nm的近红外发光。最后,通过与能级图比较和分析可以得出:它们分别是5F4/5S2→5I8,5F5→5I8和5F4/5S2→5I7荧光跃迁。可以看出:在掺杂入Li+之后,上转化荧光得到了极大增强。     

掺钕玻璃光激射器在9180埃处工作

三价钕离子的光激射器首先用CaWO4作基质、而后用玻璃作基质。随后许多晶体和玻璃都掺以Nd3+离子。所有这些光激射器都是利用4F3/2-4I11/2的跃迁来产生大约在10600埃处的光振荡。这里叙述一种在9180埃处的Nd3+玻璃光激射器的振荡光的工作,它是利用晶体场分量4F3/2态和基态4I9/2之间的跃迁而工作的。     

高功率固体激光晶体Nd3+:Gd3Ga5O12的生长和光谱性能的研究

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+:GGG)激光晶体,晶体的干涉条纹证明它有良好的光学均匀性,晶体(444)面的双晶摇摆曲线表明晶体的质量非常好。研究了室温下的吸收谱和发射谱性质。分析了Nd3+:GGG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06μm附近的荧光谱线之间的关系。Nd3+:GGG激光晶体的吸收截面、发射截面、荧光寿命分别为4.32×10-20cm2,2.3×10-1cm2,240μs。比较了Nd3+:GGG和Nd3+:YAG的物理参数,实验表明Nd3+:GGG较Nd3+:YAG有一系列的优点。     

Nd3+∶Y0.5Gd0.5VO4晶体光谱特性

测量了 0 8at. %Nd3 + ∶Y0 .5Gd0 .5VO4的吸收光谱和荧光发射谱 ,光谱显示该晶体在 80 8 5nm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 ,半高宽度分别为 4 5nm和 12nm ,吸收截面分别为 19 6 9× 10 -2 0 cm2 和 6 4 1× 10 -2 0 cm2 ;其荧光发射 (4F3 /2 → 4I11/2 跃迁 )峰值波长在 10 6 4nm ,半高宽度为 3 7nm ;4F3 /2 → 4I11/2 跃迁的荧光寿命为 110 μs;光谱特性表明Nd3 + ∶Y0 .5Gd0 .5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换低温特性研究

研究了低温下Er3+/Vb3+共掺碲酸盐玻璃在975 nm激光激发下的上转换光谱与温度的关系.通过上转换光谱测量观察到3处上转换荧光,它们依次为529 nm(2H11/2→4I15/2),546 nm(4S3/2→4I15/2)和669 nm(4F9/2→4I15/2),上转换绿光(546 nm)和红光(669 nm)荧光强度在80 K左右达到了最大值,与300 K温度下相比分别提高了2.198和1.556倍.而529 nm上转换绿光强度随着温度的降低逐渐减弱,直至消失.研究了4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布与温度的关系,并通过理论模型拟合了实验测量的4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布,测量了8～300 K温度范围下,4Sa/2能级和4F9/2的寿命和温度的变化关系以及通过高斯拟合研究了4S3/2能级和2H11/2能级Stark分裂与温度的关系.     

NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉的制备及上转换白光发射

采用水热法制备了系列掺杂不同Yb3+浓度的NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+上转换发光粉,并对其结构和上转换发光性能进行了表征。X射线衍射(XRD)研究结果表明,所有样品均为六方结构NaGdF4。Yb3+的浓度对NaGdF4晶相的面间距有少许影响。在980nm红外光激发下,NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉上转换光谱显示绿光、红光和蓝光发射,它们分别来自于Er3+的2H11/2,4S3/2→4I15/2跃迁发射、4F9/2→4I15/2跃迁发射,Tm3+的1G4→3H6跃迁发射。NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉的绿光与红光、蓝光与红光发射的相对强度受Yb3+浓度的影响。讨论了可能的上转换发光机制。在980nm红外光激发下,NaGdF4:0.05%Er3+,0.3%Tm3+,50%Yb3+发光粉显示亮白光,其色坐标为(0.342,0.331)。上转换白光发射可通过调控NaGdF4:Tm3+,Er3+,Yb3+发光粉中Yb3+掺杂浓度获得。     

纳米In2O3:Er3+,Yb3+的燃烧法制备及上转换发光

采用燃烧法制备了 Yb3+和 Er3+共掺的 In2O3纳米晶。用 X 射线衍射和透射电镜对样品的结构和形貌进行了分析,结果表明,该粉体为纯立方相 In2O3结构,颗粒尺寸为 80~100 nm;该粉体在 980 nm 近红外激发下发射出中心波长为 525 nm 和 555 nm 的绿光、662 nm 的红光,分别对应于 Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;研究了 Er3+/Yb3+掺杂浓度、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对 In2O3:Er3+, Yb3+纳米晶的上转换发光强度的影响。     

黄色荧光粉CaBi_2Ta_2O_9:Dy~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相反应法制备了Dy3+掺杂铋层结构铁电氧化物CaBi2Ta2O9(CBTO)荧光粉。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)测试和荧光光谱(PL)的测定。研究表明:荧光粉CBTO:Dy3+的最强激发峰为450 nm,与商用蓝光LED的发射光波长相匹配,发射带峰值位于574 nm,对应于Dy3+的电偶极跃迁4F9/2→6H13/2。分析了Dy3+摩尔分数对样品发光强度的影响,其最佳摩尔分数为7%,根据Dexter理论分析其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。分别研究了电荷补偿剂Li+、Na+和K+对CBTO:Dy3+发射光谱的影响,结果显示不同的电荷补偿剂均能不同程度地提高样品的发光强度。     

Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射.同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125 μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m.通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1450～1650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质.     

Eu3+掺杂CaO-MgO-SiO2透明微晶玻璃的制备及表征

采用熔融退火技术制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+基质玻璃,通过在不同热处理制度下使基质玻璃受控析晶制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱等手段研究了透明微晶玻璃的热处理工艺、晶相组成和显微结构以及荧光性能,通过析晶动力学分析了基质玻璃的析晶机理,探讨了热处理制度同基质玻璃晶化以及显微结构之间的联系。掺杂Eu3+的玻璃和微晶玻璃样品,在394nm激发下观测到其5个发射峰分别位于在578(5 D0→7F0)、592(5 D0→7F1)、615(5 D0→7F2)、644(5 D0→7F3)和693nm(5 D0→7F4),Eu3+在微晶玻璃样品中的发射峰强度均大于基质玻璃。