铋碲酸盐玻璃中三价铕离子多通道跃迁发射的三维荧光光谱分析

在初步观察到三价铕离子多通道跃迁发射的基础上,测定了Eu3 掺杂铋碲酸盐玻璃的三维荧光光谱。三维光谱显示,罕见的铕离子5D3、5D2、5D1向下能级跃迁的蓝光和绿光多通道发射在较宽的激发范围内均可被有效地观察和记录到。通过对铕离子能级结构和玻璃基质声子能量的综合分析,认定最大声子能量较低是铋碲酸盐玻璃中获得铕离子多通道跃迁发射主要原因。激发光谱表明,紫色光源可有效激发样品,获得由蓝到红的多峰发射;对于始于5D0态的Eu3 常规发射,氩离子激光器,紫色、蓝色和绿色激光二极管及发光二极管均为有效泵浦光源。     

掺铒钨碲酸盐玻璃光谱性质的研究

研究了掺铒钨碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱。应用JuddOfelt理论计算了Er3+的光谱强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。从光谱强度参数的计算说明掺铒钨碲酸盐玻璃中Er—O键的共价性强于碲酸盐玻璃中Er—O键的共价性。玻璃的荧光半高宽为52nm,大于Er3+在磷酸盐和硅酸盐玻璃中的荧光半高宽。应用McCumber理论,计算了钨碲酸盐玻璃中Er3+离子在峰值波长1532nm的受激发射截面,为0.91×10-20cm2,大于Er3+在碲酸盐玻璃中的受激发射截面0.75×10-20cm2。由于掺铒钨碲酸盐玻璃的玻璃转变温度高、有较大的声子能量、较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,是制作高增益的光波导放大器的理想材料。     

氟氧硅酸盐玻璃钐离子的光谱参数计算和荧光光谱分析

本工作针对Sm3+掺杂氟氧硅酸盐(NBZASB)玻璃进行了制备合成,对玻璃的吸收和荧光光谱展开了测试与分析.根据吸收光谱进行了光谱参数的计算,获得了氟氧硅酸盐玻璃中Sm3+离子的晶场调节参数,进而计算得到各能级光谱参数,其中钐离子4G5/2能级到6H9/2和6H7/2到两个能级跃迁的自辐射跃迁几率分别为187 s-1和107s-1,荧光分支比分别达到47％和27％.在商用365 nm和254 nm紫外光激发下Sm3+掺杂NBZASB玻璃呈现明亮的橙红色光,发射光谱表明其最强发射峰位于600 nm.激发光谱表明,氟氧硅酸盐玻璃中Sm3+离子的有效受激波长范围覆盖了从345 nm紫外光到472 nm绿色光等六个激发峰的宽光谱区域,多种商用激光器、激光二极管及发光二级管都可以有效激发Sm3+掺杂NBZASB玻璃.     

掺铒铋酸盐玻璃和掺铒碲酸盐玻璃的荧光俘获和浓度猝灭效应

用高温熔融法制备了系列掺铒铋酸盐和碲酸盐玻璃,用分光光度计测试吸收光谱,并用荧光光谱仪测试了不同铒离子掺杂浓度时玻璃样品的荧光光谱和荧光寿命.结果显示:掺铒后,铋酸盐玻璃和碲酸盐玻璃中存在着强烈的荧光俘获和浓度猝灭效应.随着玻璃中铒离子掺杂浓度的增加,1.53 μm波段荧光谱展宽,1 560 m波长处荧光次峰增强,但相对于铋酸盐玻璃,碲酸盐玻璃具有更为强烈的荧光俘获效应.同时,随着铒离子掺杂浓度的增加,4I13/2能级荧光寿命和1.53 μm波段荧光强度呈先增加后减小趋势.根据Dexter能量转移理论,计算并分析比较了这2种宽带玻璃系统中铒离子发生浓度猝火的临界距离R0及相互作用参数Cer-Er.     

高价氧化物对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

对比分析了相同铒离子低掺杂浓度下,Y2O3、GeO2、Nb2O5 WO3四种高价氧化物对碲锌玻璃系统光谱性质的影响.测试了四个样品的红外透过光谱,结果表明由于Nb2O5 、WO3二者引入的高价阳离子的极化作用使得二者部分的充当玻璃形成体的角色,使得玻璃的有效红外透过范围降低.同时吸收光谱也表明这两种高价氧化物会使得玻璃紫外吸收边发生明显红移.铒离子的近红外荧光光谱结果表明,引入高价氧化物会由于高价阳离子的极化作用导致铒离子的荧光半高宽增加,特别以含WO3的TZW样品具有最高的荧光半高宽达64nm.     

光学碱度与铋离子掺杂锗酸盐玻璃近红外发光性质之间的关系

制备了铋离子掺杂的碱金属和碱土金属锗酸盐玻璃,并研究了玻璃光学碱度与铋离子近红外发光性质之间的关系。结果表明:铋离子的宽带近红外发光的强度、峰位以及荧光半高宽可以通过锗酸盐玻璃的光学碱度进行调控:随着玻璃光学碱度的增加,红外发光强度下降,半高宽增大,同时发光峰红移;玻璃中Bi~(3+)/Bi~(2+)的摩尔比变化趋势与Duffy光学碱度理论相符。而铋离子近红外发光强度与光学碱度的依存关系表明,近红外宽带发光可能源于低价态铋离子。     

掺铒碲酸盐玻璃的制备和光谱性能

制备了掺铒碲酸盐玻璃80TeO2-10La2O3-10RmOn(RmOn=BaO,Na2O,Li2O),用差热分析方法研究了碲酸盐玻璃的热力学稳定性。应用MeCumber理论计算了Er3 在碲酸盐玻璃中的受激发射截面σemi=9.51×10-21 cm2。利用所测玻璃的吸收光谱,应用Jadd-Ofelt理论计算出碲酸盐玻璃的J-O强度参数,Er3 在玻璃中的自发辐射机率,荧光分支比及跃迁振子强度等光谱参数。从玻璃的荧光光镨测得掺Er3 碲酸盐玻璃的荧光半高峰为75 nm。作为光放大器介质的掺Er3 碲酸盐玻璃的荧光峰半高宽与受激发射截面积值分别为铝硅酸盐玻璃的2.8倍和4.3倍,是一种更为理想的宽带光纤放大器用基质材料。     

碲酸盐玻璃及光纤的传感应用研究进展

碲酸盐玻璃具有较宽传输窗口、低转变温度、高非线性折射率及良好的稀土溶解能力,与其他玻璃体系相比在光纤激光器、放大器、非线性效应以及生化传感等领域表现出明显的优势。首先介绍了碲酸盐玻璃组分和制造工艺;其次分析了玻璃的热稳定性、传输限制、温黏特性及机械性能;然后总结了阶跃型和微结构型光纤预制棒的制备方法,以及碲酸盐光纤的拉制工艺;最后按照温度、磁场、应变、溶液折射率以及气体浓度等待测量分类,综述了碲酸盐玻璃及光纤在生物化学、医疗设备和电力系统等领域的传感应用,并对其应用前景进行了展望。     

重金属氧化物对Er3+掺杂锗碲酸盐玻璃荧光性能的影响

在980nm激光二极管的抽运下,对稀土Er^3 掺杂锗碲玻璃的荧光性能进行了研究。结果表明：当Bi2O3取代PbO后,玻璃的最大吸收截面和最大发射截面保持不变,而1．53μm荧光带宽略微增大。玻璃的Raman散射光谱显示：这种玻璃的网络局域结构发生了变化。Er^3 周围局域晶体场的不均匀分布引起了荧光带宽和发射截面带宽的略微增大。     

Ho3+/Yb3+掺杂铋镓酸盐光学玻璃的上转换发光

制备了高折射率Ho3 /Yb3 掺杂铋镓酸盐玻璃,用Brewster原理测量玻璃的折射率为2.296.用倒易法计算Yb3 的发射截面面积为2.109×10-20 cm2.在室温,用974nm激光器激发玻璃样品,观察并记录到强烈的双光子上转换荧光.分析认为:铋镓酸盐玻璃中Yb3 直接敏化Ho3 的上转换发光的激发机理是Yb3 到Ho3 的高效能量传递.上转换过程中红光相对强度较强的原因为:玻璃声子能量特性、最大能量声子密度降低和玻璃绿光区强吸收3方面因素增加了5F5能级上的粒子数布居,使5F5→5I8能级的跃迁几率升高,导致红光强度大于绿光强度.     

钐离子掺杂硼硅酸盐玻璃的耐酸性及发光性质

用高温熔融方法熔制了Sm3 掺杂硼硅酸盐玻璃.对制得的玻璃进行耐酸性及发光特性测试.结果表明:在硅酸盐玻璃中掺加少量B2O3可以提高玻璃的化学稳定性.在402 nm紫外氙灯激发下,Sm3 掺杂硼硅酸盐玻璃在可见光范围内主要出现3个荧光峰,峰值波长为:568,601,647nm,分别对应于4G5/2→6H5/2,4G5/2→6H7/2,4G5/2→6H9/2跃迁,其中以601 nm处荧光峰最强,因此,Sm3 可以作为日光转换材料的有效激活离子.     

Er~(3+)-Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃中近红外超宽带发光性质

研究了Er~(3+)-Tm~(3+)共掺TeO_2O-Nb_2O_5-Ln_2O_3(TKNL)碲酸盐玻璃的近红外发光光谱以及上转换光谱性质,该碲酸盐玻璃的起始析晶温度与玻璃转变温度之差△T为136℃,表明此玻璃具有良好的热稳定性,有利于拉制光纤。在808 nm半导体激光器的激发下在近红外波段观察到半高宽为185 nm的宽带近红外发光。通过对不同Tm~(3+)浓度以及不同激发波长下TKNL玻璃的近红外发光以及上转换发光的研究,探讨了Er~(3+)m~(3+)之间的能量传递机理。上述玻璃材料有望用作S和C波段光纤放大器的增益介质。     

TeO2-AlF3氟碲酸盐玻璃的性质和结构

制备了不同氟化物含量的（1-x）TeO2-AlF3（x=10％,20％,30％,按摩尔计）透明氟碲酸盐玻璃。利用差热分析和Raman光谱对玻璃的性质和结构进行研究。结果显示：当x达到30％时,氟化铝以Al-F多面体的形式进入玻璃网络结构。随着氟化物含量增加,玻璃在中红外区的透过率提高,玻璃结构单元从[Te（O,F）4]三方双锥向[Te（O,F）3]三方锥转变。Raman光谱显示：1个宽的强峰出现在750～840cm^-1,表明玻璃中Te-O键长介于0．185-0．196nm之间。     

Sm2O3掺杂对BaO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃形成及结构的影响

借助魔角旋转核磁共振技术,探讨掺Sm2O3后BaO-B2O3-Al2O3-SiO2(BBAS)玻璃(BBASS玻璃)的形成、结构及热处理条件下玻璃结构的变化情况.研究表明:随着稀土掺量的增加,BBASS玻璃的形成区域先扩大后缩小.在Sm2O3外掺摩尔分数为30%时BBASS玻璃具有最大的形成区域.在BBAS玻璃结构中,随着BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,原先[AlO4],[AlO5],[AlO6]共存的铝氧多面体结构逐渐转变为大量[AlO4]和少量[AlO5]共存的结构.在BBASS玻璃结构中,随着5m2O3掺入量的增加,Sm2O3对铝氧多面体结构变化的影响与BaO类似;对硼氧多面体而言,Sm3 强大的积聚作用使玻璃结构中硼氧多面体形成了巨大的网络.以上差异说明了Al3 比B3 更容易进入稳定的四面体结构.热处理对玻璃结构影响甚微.     

Er~(3+)掺杂GeS_2-Ga_2S_3-CsI微晶玻璃的中红外光谱特性

通过熔融淬冷法制备了掺杂0.6%(占基质玻璃的质量分数)Er~(3+):65GeS_2-25Ga_2S_3-10CsI(摩尔比)玻璃。通过不同热处理工艺对玻璃样品进行微晶化处理获得了硫卤微晶玻璃。测试了其密度、显微硬度、红外透过光谱、以及中红外荧光光谱。对比研究了基质玻璃与微晶玻璃样品之间性能差异。结果表明:基质玻璃在热处理温度为440℃,热处理时间为14 h后,所获得的微晶玻璃样品的密度和显微硬度明显增加,中远红外透过性能并未有显著的降低,Er~(3+):~4I_(11/2)→~4I_(12/2)跃迁相对应的2.8μm处的中红外荧光光强稍有增强。     

铋掺杂铝硅酸盐玻璃的超宽带近红外发光性质

采用高温熔融法制备了组分为50SiO_2-xAl_2O_3-(50-x)MgO-Bi_2O_3(x=5,10,15,20,摩尔比)的铋掺杂铝硅酸盐玻璃。研究了铋掺杂铝硅酸盐玻璃超宽带近红外发光性质,探讨了玻璃基质的光学碱度对铋离子宽带发光特性的影响。结果表明:在690nm和808nm的激发下,铋掺杂铝硅酸盐玻璃的红外荧光中心分别位于1106nm和1294nm;随光学碱度的增强,铋离子的红外发光强度减弱。并对铋离子超宽带发光的机理进行了探讨,认为其红外发光源于低价的Bi~+和Bi~(2+)。