Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Ho3+单掺和Ho3+/Yb3+共掺、组分为TeO2-ZnO-Na2O的碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt(JO)理论计算分析了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。通过测量上转换光谱,着重研究了Yb3+掺杂对于Ho3+上转换发光性能的影响,分析了Yb3+/Yb3+以及Yb3+/Ho3+间的能量传递过程。结果显示,975nm泵浦下Ho3+的上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Ho3+间的能量传递过程,并计算得到了声子贡献比和能量传递微观参数。同时,计算分析了Ho3+:5 I7→5 I8能级跃迁的吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Yb3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为上转换激光器和2.0μm波段固体激光器的潜在增益基质。     

Dy3+/Tm3+共掺GeS2-Ga2S3-PbI2玻璃的制备及其中红外发光特性研究

用熔融淬冷法制备了Dy3+/Tm3+共掺(100-x)(0.8GeS2-0.2Ga2S3)-xPbI2(mol%,x=5,10,15,20)系列玻璃样品,测试了样品热稳定性、折射率、吸收光谱、近红外及中红外荧光光谱,研究了Tm3+浓度和PbI2含量对样品中红外发光特性的影响.在Dy3+/Tm3+共掺样品中,随着PbI2...     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的近红外光谱特性

选择 50TeO2-30B2O3-20BaO 系统作为稀土掺杂的基础玻璃,通过高温熔融法制备了不同掺杂比的Er3+/Tm3+共掺和单掺碲酸盐玻璃。通过比较共掺和单掺碲酸盐玻璃的吸收光谱和 808 nm 泵浦光激发下的发射光谱,发现 Tm3+的掺入会降低 Er3+在 1 550 nm 处的发光强度,通过能量传递可以得到 Tm3+的 1 800 nm 发光。此外,Er3+/Tm3+使该玻璃具备了发光性能,当 Er3+/Tm3+分别达到摩尔分数 1.0%和 0.4%时,发光强度达到最大值,继续提高掺杂浓度,发光强度反而减弱。     

Pr3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃发光特性的研究

根据Pr3 /Yb3 共掺碲酸盐玻璃在 980nm附近的吸收谱及 1.3 1μm处的发射谱 ,研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律。结果表明 :在Yb3 离子浓度不变的情况下 ,1.3 1μm处的发光随着Pr3 离子浓度的增加 ,其强度先增后减 ,并在浓度为 0 .15mol%时达到最大值 ,同时根据Judd -Ofelt理论计算了稀土离子的光辐射特性     

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+共掺磷酸盐玻璃的发光与1.54μm激光性能

介绍了用于1.54μm激光发射的Er3 /Yb3 共掺激光材料的发展,并着重介绍了Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃的光谱性质,及其在玻璃激光器、光纤激光器、光纤放大器以及光波导中的应用.最后,对Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃材料的发展前景作了展望.     

Ho3+/Pr3+共掺氟化铝基玻璃光纤2.86 μm激光性能研究 （特邀）

文中使用熔融淬火法制备了氟化铝基、氟化铟基和氟化锆基玻璃样品,通过浸水实验研究了其抗潮解稳定性,结果表明氟化铝基玻璃具有更好的抗潮解性能。因此制备了不同浓度的Ho3+/Pr3+共掺氟化铝基玻璃样品,测试了其透过光谱,表明该玻璃具有高的透过率和宽的透过窗口。在1 150 nm拉曼激光的激发下,获得了样品的发射光谱,并对其发光机理进行了分析。利用吸注法制备了2 Ho3+/0.2 Pr3+掺杂的氟化铝基玻璃预制棒,使用棒管法拉制了氟化铝基玻璃光纤。使用回切法测得光纤在793 nm处的损耗为1.8 dB/m。在1 150 nm激光泵浦下,利用8.6 cm长的Ho3+/Pr3+共掺氟化铝基玻璃光纤作为增益介质,获得了功率为207 mW的2.865 μm激光输出,斜率效率为11.4%。上述研究结果表明,氟化铝基玻璃光纤是一种稳定的中红外激光增益材料。     

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。     

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。     

Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+共掺碲酸盐玻璃超宽带近红外发光性能研究

采用熔融淬火技术制备了0.2 mol% Er₂O₃、1 mo l% Yb₂O₃、0.1 mol% Tm₂O₃和x mol% Pr₆O₁₁( x=0.25、 0.3、0.35和0.4)掺杂的65TeO₂-15ZnO-10Na₂O-10WO₃系碲酸盐玻璃,通过X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、差热扫描曲线(differential scanning calorimetry,DSC)对玻璃样 品的抗析晶性和热稳定性 进行了表征。结果表明,玻璃样品具备良好的抗析晶性,析晶温度和转变温度差值为140 ℃,具有较好 的热稳定性。吸收光谱结果显示,Er³⁺/Yb³⁺/Tm³⁺/Pr³⁺共掺碲 酸盐玻璃在980 nm处有较强的吸收峰,故可 以采用980 nm泵浦源对该玻璃样品进行激发。在1 200—2 000 nm近 红外波段范围,玻璃样品存在峰值中 心为1.35 μm、1.53 μm和1.8 μm 3个波段发射峰,且3个发射峰的荧光半高宽(full width at half maxima, FWHM)均大于100 nm,其覆盖了光信号传输的E、S、C和C+L 4个波段,大幅度地提高了掺铒 光纤放大器(erbium doped fiber amplifier,EDFA)的放大带宽。     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

Er^3＋／Ce^3＋共掺碲铌酸盐玻璃的制备及光学特性研究

采用高温熔融退火法制备了系列75TeO2—10Nb2O5-10ZnO-5Na2O-0．5Er2O3-xCe2O3=（x=0．00,0．25,0．50,0．75,1．00mol％）和（75-y）TeO2-10Nb2O5-10ZnO～5Na2O～yB2O3—0．5Er2O3-0．75Ce2O3（y=2,5,10,15mol...     

Yb3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的能量传递和上转换发光

制备了75TeO2-20ZnO-(3-x)La2O3-2Yb2O3-xHo2O3(TZLH x,x=0,0.2,0.4,1,2 mol %),75TeO2-20ZnO-(4.6)La2O3-0.4Ho2O3系列玻璃样品,研究了975nm泵浦下,在Yb3 离子浓度确定的情况下,Ho3 离子浓度的变化对Ho3 上转换发光的影响并分析了上转换发光机制.结果表明,随着Ho3 离子含量的增大,549nm绿光强度先增大而后减小.在TZLH-0.4玻璃中,即含有0.4mol%Ho2O3时,绿光强度达到最大值.而当Ho2O3含量超过0.4mol%时,绿光强度明显降低.基于Yb3 和Ho3 的能级图及上转换机制建立了速率方程,通过数值求解速率方程拟合实验测量寿命曲线,得出了Yb3 与Ho3 之间的能量转移系数CDi(i=2,3,4).     

Yb~(3 )-Ho~(3 )双掺杂ZBLAN玻璃中Ho~(3 )的上转换发光

室温下用ＬＤ（０．９７μｍ）作为激发源，测出不同双掺浓度（Ｙｂ３＋－Ｈｏ３＋）玻璃Ｙｂ３＋敏化Ｈｏ３＋离子的可见上转换发光光谱，给出了单掺和双掺玻璃中的Ｙｂ３＋荧光寿命。双掺玻璃中Ｙｂ３＋荧光寿命明显降低，Ｙｂ３＋对Ｈｏ３＋离子的敏化上转换发光是非常有效的，并讨论了敏化机理。     

氟锆酸盐玻璃中Tm~（3＋）离子的光跃迁

给出了ＺＢＬＡＮ中Ｔｍ~３＋离子的一些光谱参量（Ａｒ，β，τｍ，τｒ，△λ，σｒ）的实验和计算结果。报道了不同波长激发下Ｔｍ￣３＋离子的发射光谱（ＵＶ－ＮＩＲ）。荧光寿命和发射强度随掺杂Ｔｍ３＋浓度的变化。着重讨论了Ｔｍ￣３＋离子之间的能量转移过程。     

Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。     

Bi_2O_3对Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐玻璃三基色上转换发光的影响

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃样品,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的重金属氧化物Bi2O3,研究了Bi2O3组分对基质样品拉曼光谱和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。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中可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光。随着重金属氧化物Bi2O3组分含量的增加,玻璃基质的最大声子能量降低,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品的三基色上转换发光强度均有所提高,且Bi2O3组分的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响。