Yb3+掺杂浓度对掺Yb3+石英玻璃物理特性和光学特性的影响

采用SiCl₄水解掺杂法结合高频等离子体粉末熔 融技术,制备了3组Yb3＋掺杂浓度不同的掺Yb3＋石英玻璃。研究了Yb 3＋掺杂浓度对掺Yb3＋石英玻璃物理特性和光学特性的影响。结果表明,当Al 3+掺杂浓度固定时, 而随着Yb3＋掺杂浓度逐渐增大,掺Yb3＋石英玻璃的密度和折射率也逐渐增 大;掺Yb3＋石英玻璃的积分 吸收截面和自发辐射跃迁几率也逐渐变大,而吸收截面和荧光寿命却都在逐渐减小;掺Yb 3＋ 石英玻璃的激 发态最小粒子数等激光特性参数也逐渐变大。研究表明,随着Yb3＋与Al³⁺比 例的增加,Yb3＋间发生了团聚。     

飞秒激光照射下Yb2+/Yb3+共掺石英玻璃上转换荧光研究

为了研究Yb2＋在石英玻璃中的光谱特 性,提出采用气炼法制备Yb2＋/Yb3＋共掺石英玻璃。 首先对Yb2＋的形成过程进行了分析,然后对制备的Yb2＋/Yb3＋共 掺石英玻璃的吸收特性和发 射特性进行了分析。结果表明,所制备的Yb2＋/Yb3＋共掺石英玻璃在260 、320、400nm 紫外和可见光波长处以及在910nm近红 外波长处均出现了吸收峰,并且在530nm可见波长处出 现了发射峰;使用波长位于710nm的飞秒激光照射所制备的Yb 2＋/Yb3＋共掺石英玻璃,观察到了 位于500nm波长处左右的上转换荧光。分析表明,Yb 2＋/Yb3＋共掺石英玻璃上转换荧光是两光子同时被Yb2＋吸收所引 起的。     

LiYF4:Tm3＋单晶的生长及其光学性能研究

采用坩埚下降法,制备了尺寸为Φ10mm×110mm的高质量Tm³⁺掺杂LiYF₄(YLF :Tm3＋)单晶体。测试了样品的电感耦合等离子(ICP)、X光衍射(XRD)吸收光谱 以及790nm LD激发 下的荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Tm³⁺在YLF∶Tm3＋单晶 材料中的唯象强度参数Ω_t、能级跃迁振子强度Pexp、 自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad 等光谱参数,同时计算了1800nm波段的吸收截 面和受激发射截面分别 为σabs=0.52×10－20 cm²和σem=0.67×10 －20 cm²。在荧光光谱中观察到1470nm与1 800nm的荧光发射,它们分别对应于Tm³⁺的³H₄→³F ₄与³F₄→³H₆的能级跃迁。测定了1800nm波段的荧光寿命 ,并计算得到³F₄→³H₆跃迁的量子效率为79.22%。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中Ce3+和Cr3+离子对光谱性质的影响

研究了 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质。通过测定和计算各种 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃的光谱参数 ,初步探明了 Ce3+ 和 Cr3+ 离子浓度含量对 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响。结果表明 ,Ce O2 含量为 2 .8mol- %,Cr2 O3含量为 0 .0 8wt.- %玻璃的光谱性质较好。Ce3+ 离子价态的变化也对玻璃的光谱性质有重要影响。 Ce3+ 离子的存在更有利于对抽运光的吸收和能量的传递。在 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中实现了 Er3+荧光寿命达 8m s,受激发射截面为 0 .8× 1 0 - 2 0 cm2的光谱特性 ,为今后该玻璃的激光实验提供了重要参数。     

Er3+离子对Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.85μm波段光谱特性的影响

采用高温熔融淬火技术制备了1.0 mol% Tm3＋离子和x mol% Er3＋离子(x=0,0.5和1.5 mol%)掺杂 的系列碲酸盐玻璃,通过测量玻璃样品的差热扫描曲线(DSC)、X射线衍射(XRD)图和荧光光 谱,对不同 Er3＋浓度下的玻璃物理性能和Tm3＋离子荧光特性进行了研究。DSC结果显 示,研制的稀土掺杂碲酸盐玻璃 具有优异的热稳定性能,玻璃样品的析晶温度与转变温度之差大于130 ℃,而XRD图则证实了研制的玻璃 样品具有非晶结构特征。在808 nm泵浦激励下,随着Er3＋离 子的引入,Tm3＋离子³F₄→³H₆能级间跃迁产生 的1.85 μm波段荧光显著增强。当Er3＋离子掺杂浓度为1.0 mol%时,荧光强度提高了约76%,荧光强度的 显著增强归因于Er3＋离子和Tm3＋离子之间的能量传递。然而,随着Er 3＋离子掺杂浓度的继续增加,1.85 μm 波段荧光呈现出衰减现象,这归结于Er3＋离子浓度的淬灭效应。研究表明,具有合 适浓度Er3＋/Tm3＋共掺碲 酸盐玻璃是一种应用于1.85 μm波段固体激光器和光纤放大器的理想 基质材料。     

Tm3+,Yb3+共掺的氟铝基玻璃的能量传递与上转换发光

在 970 nm L D激发下 ,研究 Tm3 ,Yb3 共掺的 Al F3 基 (AYF,AZF)玻璃能量传递和上转换发光性质。发现对于 Tm3 的浓度猝灭 ,蓝光跃迁比近红外荧光跃迁表现更明显 ;对 4 76 nm蓝光跃迁 ,AYF和 AZF玻璃 Tm3 最佳掺杂浓度都为 0 .1mol- % ;而对 793nm的近红外跃迁 ,Tm3 最佳掺杂浓度为 0 .3～ 0 .5mol- %。AYF玻璃的 Yb3 离子最佳掺杂浓度为 5mol- % ,AZF玻璃则为8～ 10 mol- %。 Tm3 (3 F4 )→ Yb(2 F5/ 2 )反向能量传递是引起 Yb3 离子对上转换荧光的浓度猝灭的重要原因。     

Ho^3＋，Yb^3＋：YAl3（BO3）4晶体的光谱特征

采用助熔剂法生长了Ho3+,Yb3+共掺的Ho3+,Yb3+:YAl3(BO3)4(Ho,Yb:YAB)晶体,测量了晶体的室温吸收谱,进而根据Judd-Ofelt(J-O)理论计算了Ho3+在Ho,Yb:YAB晶体中的强度参数、自发辐射几率和积分发射截面等参数,得到强度参数为Ω2=1.50639×10-18cm2、Ω4=4.86489×10-19cm2和Ω6=1.40248×10-19cm2。研究了晶体的荧光特性,并在976 nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。     

Tm3+掺杂硫卤玻璃光纤的中红外增益特性研究

采用高温熔融淬冷法制备了1% Tm³⁺掺杂的 72GeS₂-18Ga₂S₃-10CsI(GGSI)硫卤 玻璃,测试了样品的折射率、吸收 光谱和800nm激光泵浦下的中红外荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Fut chbauer-Ladenburg(FL)理论分析计算了Tm³⁺在GGSI玻 璃中的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命、吸收截面、发射截面等光谱参数,进而建立 了Tm³⁺的四能级粒子 数速率-光功率传输方程模型,模拟计算Tm³⁺掺杂GGSI玻璃光纤中红外3. 73μm波段的增益与掺杂光纤长度、泵浦功 率和信号功率的关系。模拟结果显示,硫卤玻璃基掺铥光纤具有较高的信号增益和较宽的中 红外增益谱,泵浦功率为1000mW 时,最大小信号增益值达到30dB,20dB增益带宽达到180nm,同时也存在合适的泵浦功率 和光纤掺杂长度以期获得最佳信号增益。表明Tm³⁺掺GGSI硫卤玻璃光纤可作为中红外 3.73μm波段放大的理想增益介质。     

掺镱双包层结构单模石英光纤的制备

主要介绍了用MCVD工艺及溶液掺杂法制备掺Yb3+双包层结构单模石英光纤的原理及制作工艺。制作出Yb3+掺杂浓度高(吸收损耗2-10dB/m)(976nm)、基底损耗低(<10dB/Km)(1300nm)的掺Yb3+双包层结构单模石英光纤。     

掺Yb3+硅酸盐玻璃制备及光谱特性研究

采用高温熔融法制备掺Yb3+硅酸盐玻璃,通过吸收光谱和荧光光谱对掺杂玻璃的光谱特性进行分析,分析结果表明:掺Yb3+玻璃的吸收主峰位于975nm,吸收次峰位于908nm,在920nm~965nm范围内有一个较为弥散的吸收次峰,其中心波长为942nm;荧光主峰位于1036nm,荧光次峰位于993nm。采用McCumber和Judd-Ofelt理论计算了Yb3+的吸收截面面积、积分吸收截面面积、受激发射截面面积及荧光寿命等参数。     

中频溅射技术制备镱铒共掺Al2O3光波导

在硅单晶(100)衬底上用热氧化法氧化一层SiO₂做缓冲层,在高纯铝靶上镶嵌金属Yb,Er,然后用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺杂氧化铝薄膜。讨论了靶电压及沉积速率随氧流量的变化的磁滞回线效应,分析得出了沉积氧化物薄膜的最佳氧流量。在室温下检测到了薄膜的位于1535nm的很强的光致发光光谱(PL),并在光学掩模下用BCl₃离子束对薄膜样品进行刻蚀,得到条形光波导。     

Ce3+对掺Er3+碲铌锌钠玻璃光谱性质的影响

用高温熔融法制备了摩尔组分百分比为75TeO₂- 10Nb₂O₅-10ZnO-5Na₂O-0.5Er₂O₃-xCe₂O₃(x=0.00、0.25、 0.50、0.75、1.00)的碲酸盐玻璃样品。测量了玻璃样品的吸收光谱、上转换 光谱、拉曼光谱和 荧光光谱。结合Judd-Ofelt(J-O)理论计算了玻璃样品的强度参数Ω_t(t=2、4、6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和辐射寿命 τrad,并用McCumber理论计算得到了Er³⁺的受激发射截面。比 较了玻璃样品中Er³⁺的放大器带宽 品质因子(σpeak_e×FWHM)和增 益品质因子(σpeak_e×τm),分 析了Er³⁺/Ce³⁺间能量转移(ET)机 理以及Ce³⁺对上转换发光的抑制作用。研究表明,适量Ce³⁺的引入对于掺Er ³⁺碲铌锌钠玻璃的光谱特性有一定的提高作用。     

红色荧光粉YF3:Eu3+,Gd3+的制备及发光性能

采用水热法合成了YF₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺系列荧光粉。通过X射线衍 射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、光致发光(PL)和长余辉光谱分别对样品的物相、 结构、形貌、 表面元素、PL和荧光寿命进行了表征。XRD检测表明,合成的样品属正交晶系。ED数据验 证了合成样品的表面元素组分。PL光谱测试表明,YF₃:xE u³⁺的激发光谱由200～300nm的宽带和Eu³⁺ 的系列窄带激发峰组成,YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺的 激发光谱由200～300n m的宽带和Eu³⁺,Gd³⁺的系列窄带 激发峰组成。在319nm紫外光激发下,测得YF₃:xEu³⁺ 材料的发射光谱为一个多峰谱,主峰位于593,3nm。 当Eu³⁺掺杂物质的量的浓度大于14%时,出现了浓度猝灭现象。在319nm紫外光激发下,YF₃:0.14Eu³⁺, 0.08Gd³⁺的发射光谱出现Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁ (593nm,橙光)、⁵D₀→⁷F₂(613nm,红光)跃迁发光峰,此时,Gd³⁺ 的掺杂能增强Eu³⁺的发光。通过色坐标分析可知,当激发波长为374nm时,YF₃: 0.14Eu³⁺的色坐标为 (0.337,0.239),是很好的红色发光粉。对YF ₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu3+ ,0.08G d³⁺的荧光衰减曲线的拟合证实,存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。     

YPO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的水热合成及白光发射

采用水热法,合成了YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD )、扫 描电子显微镜(SEM)、电子散射能谱(EDS)、光致发光(PL)谱和长余辉光谱,分别对样品的物 相、结构和PL进行了表征。 XRD检测表明,合成的样品属四方晶系;荧光光谱测试表明,在234nm紫外光激发下, YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺的 发射光谱呈现Eu3+ 的⁵D₀→⁷F₁(592nm,橙光)和 ⁵D₀→ ⁷F₂(618nm,红光) 的发光峰;而在354nm的激发波长下,YPO₄:0.06Dy³⁺,0.06Eu³⁺的发射光谱 呈现Dy³⁺的4F9/2→⁶H15/2(486nm、蓝 光)和⁴F9/2→⁶H13/2(575nm、黄光)的发光 峰,以及Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁(592nm、 橙光)和⁵D₀→⁷F₂(619nm、红光 )的发光峰。对荧光 衰减谱的双参数拟合证实了Dy³⁺→Eu³⁺能量 传递的存在。色坐标图显示,在234nm紫外光激发下,YPO₄:0.05Dy ³⁺,0.06Eu3+ 是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉。     

Ag纳米颗粒对Er3+/Yb3+共掺铋锗酸盐玻璃上转换发光性能的影响

采用熔融退火法制备了Er³⁺/Yb³⁺共 掺复合银(Ag)纳米颗粒的铋锗酸盐玻璃,对玻璃样品 进行物理性质、透射电镜(TEM)图像和光谱性能测试,分析了铋锗酸盐玻璃样品中Er³⁺的上转换 发光机理。研究表明:随着退火温度的增加,Ag纳米颗粒不断析出,绿光(527nm波长 )和红光(661nm波长)发光强度都得到了较大增强,在420℃时,上转换发光强度分别为未掺 杂AgCl时的4.45和4.22倍。其上转换发光增强的原因归结于Ag 纳米颗粒表面等离子体共振(SPR)导致局域场电场增强和Ag⁰→Er³⁺的能量转移。     

用于白光LED的红色荧光粉SrAl2Si2O8:Eu3+,Li+的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr1－x Al₂Si₂O₈:Eu³⁺ x,Li⁺0.03系列红色荧光粉,研究了试样的晶体 结构和发光性质。合成的试样均为纯相的SrAl₂Si₂O₈晶体,单斜晶系,空间群为 C2/m(12); Eu³⁺和Li⁺进入基质晶体中,使得SrAl₂Si₂O₈晶胞参数a、b和c 略微减小,只引起了晶体结构轻 微的畸变。试样的激发光谱由位于220~580nm波长的一个宽激发带 和一组锐线峰构成,其中 395nm波长处Eu³⁺的⁷F₀→⁵L₆激发峰的强度最强。发射光谱位于550~750nm波长范围内呈现多 条锐 线发射,其中595nm和615nm波长处发射峰最 强,分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁和⁵D ₀→⁷F₂电偶极跃迁。研究了Eu³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响, 结果表明,随着Eu³⁺浓度的增 加,发光强度先增加后减小,最佳掺杂量为0.03,而对试样的色坐标 几乎没有影响;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极(d-d)相互作用。     

Photoelectrochemical performance of La3+-doped TiO2

La-doped TiO₂ thin films on titanium substrates were prepared by the sol-gel method with titanium tetrachloride as a precursor and La₂O₃ as a source of lanthanum. The heat-treatment temperature dependence of the photoelectrochemical performance of the La-doped TiO₂ film in 0.2 mol/L Na₂SO₄ was investigated by the Mott-Schottky equation, electrochemical impedance spectroscopy, and the open-circuit potential test. The results from the Mott-Schottky curves show that the obtained films all were n-type semiconductors, and the film at 300 ℃ had the highest conduction band position and the widest space charge layer. The electrochemical impendence spectroscopy (EIS) tests of the 300 ℃ film decreased most during the change from illuminated to dark. The potential of the La-TiO₂ thin film electrode was the lowest after the 300 ℃ heat treatment. The open-circuit potential indicated that the photoelectrical performance of the La-TiO₂ films was enhanced with the addition of the La element and the largest decline (837.8 mV) in the electrode potential was achieved with the 300 ℃ heat treatment.     

掺Er3+离子Mg-Al尖晶石晶体光谱性质分析

实验给出了掺Er3+:Mg-Al尖晶石晶体的吸收谱、荧光谱和激发谱,确定了Er3+离子在Mg-Al尖晶石晶体中的能级位置。用Judd Ofelt理论计算得到了掺Er3+:Mg-Al尖晶石晶体的光谱特性参数。最后对该掺杂晶体出光的可能性进行了分析。     

溶液燃烧法制备纳米LaAlO3:Dy3+及发光性能研究

通过溶液燃烧法以La(NO3)3·6H2O,Dy(NO3)3·9H2O和Al(NO3)3·9H2O及C2H5NO2为原材料制备纳米粉体Lal-xDyxA1O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱研究晶体结构、形貌、发光强度等内容,结果表明,通过溶液燃烧法在800℃下煅烧4h,Dy3+离子进入到LaAlO3晶格中,荧光光谱分析结果表明Lal-xDyxAlO3粉体在370 nm的激发波长下,发光主峰位于423 nm处,在掺杂比例为0.03时发光强度最高,其禁带宽度5.54 eV与理论值5.6 eV相近.     

Red to blue upconversion luminescence in Tm doped ZrF4-ZnF2-AlF3-BaF2-YF3 optical glass

We report on the preparation and optical spectroscopy analysis of a new fluoride glass in the chemical composition of 20ZrF₄-30ZnF₂-25AlF₃-10BaF₂-15YF₃ with Tm³⁺ as the luminescent ions. Under an UV source, this material has displayed an intense blue emission colour. Upon excitation with a red wavelength at 688 nm (³H₆→³F₃), this glass has shown two upconverted blue emissions at 452 nm (¹D₂→³F₄) and 474 nm (¹G₄→³H₆), respectively. Possible mechanisms involved in such upconverted blue emissions are explained via ground state absorption and excited state absorption processes through an energy-level structure diagram of Tm³⁺(4f¹²). By the successful application of Judd-Ofelt calculations, the luminescence results have successfully been analysed. Besides obtaining a clear understanding of the optical characteristics of this glass, we have also measured its physical properties such as the refractive indices at three different wavelengths in order to evaluate its light dispersion performance, glass density and other related parameters as well.