Ce3+/Er3+/Yb3+共掺锑硅酸盐玻璃的光谱性质

研究了能量接受离子Ce3+时Er3+离子上转换荧光强度以及1.5 μm荧光特性的影响.根据Ce3+和Er3+离子的能级结构按能量匹配原理对Er3+/Yb3+/Ce3+共掺杂的锑硅酸盐玻璃中稀土离子间的能量转移机制进行了分析.分析表明,Er3+离子在4I11/2能级上通过无辐射驰豫将能量传递给Ce3+离子,使Ce3+离子由基态2F5/2能级跃迁至2F7/2能级,而Er3+离子则由4I11/2能级无辐射跃迁至4I13/2能级,从而有效降低锑硅酸盐玻璃中Er3+的上转换发光.实验结果显示,当Er3+浓度为1.81×10-20 cm-3时,Ce3+的最佳掺杂浓度为1.08×10-20 cm-3,此时Ce3+的引入不仅可以降低上转换发光,而且有效提高Er3+离子在1.5 μm的荧光强度和4I13/2能级荧光寿命.     

平面光波导放大器用掺Er3+磷碲酸盐玻璃的研究

制备并研究了掺Er3+磷碲酸盐玻璃的热力学稳定性、吸收光谱、荧光光谱、Raman光谱和上转换发光性能.应McCumber理论计算了Er3+离子从能级4I13/2到能级4I15/2跃迁的受激发射截面并分析了掺Er3+磷碲酸盐玻璃带宽特性和上转换发光性能.结果表明由于五氧化二磷的加入碲酸盐玻璃的各项性能参数都有所变化,掺Er3+磷碲酸盐玻璃具有较高的热稳定性、较好的带宽特性,同时上转换发光得到了较好的抑制,这说明其是一种优良的宽带平面光波导放大器的潜在的基质材料.     

Ce~(3+)和Yb~(3+)对Er~(3+)掺杂铋镓铅锗玻璃光谱性质影响

研究了掺杂Ce3+和Yb3+对Er3+掺杂20Bi2O3-15Ga2O3-45PbO-20GeO2玻璃1.5μm波段荧光和可见上转换发光性能的影响,分析了Ce3+、Yb3+离子和Er3+离子间的能量传递过程。结果表明:Yb3+离子掺杂在提高Er3+离子1.5μm波段荧光强度的同时,也显著增强了可见上转换红、绿光发射强度。在Yb3+/Er3+共掺杂玻璃中引入Ce3+离子,有效抑制了可见上转换发光,进一步增强了Er3+离子1.5μm波段荧光。     

掺Er^3＋镓磷酸盐玻璃的光学性质

利用熔融淬火法制备了摩尔分数为40．8Ga2O3-58．0NaPO3-1．2Er2O3掺Er^3＋镓磷酸盐玻璃,测试并研究了样品中Er^3＋的吸收光谱、1．5μm发射光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子强度参量Ωt（t=2,4,6）及自发辐射概率、荧光分支比、自发辐射寿命．结果表明,Er3＋1．5μm发射光谱半峰全宽达到40nm．同时,利用McCumber方法计算了Er^3＋4 I13／2→^4I15／2跃迁的受激发射截面,峰值达到6．10×10^-21cm^2,测定了Er^3＋4I13／2能级荧光寿命为4．88ms,^4I13／2能级量子效率为56．3％．     

Er3+/Ce3+共掺Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃光谱性质研究

制备了玻璃组分Er3+ /Ce3+ 共掺15SiO2-(85-X)Bi2O3-XB2O3-1 wt% Er2O3-Ywt.%CeO2 (X=0, 5,10, 15,20, Y=0,2 ) 系列样品;测试了样品的物理性质和光谱性质;应用Judd-Ofelt理论和Weber理论分析了玻璃中Er3+,Ce3+离子间声子辅助能量转移(PAT)效率和及其影响因素,讨论玻璃基质中B2O3含量改变引起的声子能量变化对Er3+离子荧光发射特性的影响,同时研究Ce3+ 的掺入对Er3+ 掺杂的铋硼硅酸盐光谱性质的影响.结果表明在特定的B2O3 和合适的Ce3+掺杂浓度时,Er3+ 4I11/2→413/2 与 Ce3+ 2F5/2→2F7/2之间的声子辅助能量转移(PAT)率出现一个峰值,与玻璃基质中所测得的声子能量最佳值相匹配,验证声子辅助下的Er3+/Ce3+间能量转移的有效性.提高Er3+离子Er3+ 4I11/2→413/2能级跃迁中的驰豫率,进而提高Er3+在1.5 μm波段的荧光发射特性.     

掺铒锑硅酸盐玻璃光谱性质的研究

研究了Er3+掺杂锑硅酸盐玻璃(5Na2O-20B2O3-30Sb2O3-44SiO2-1Er2O3)的光谱性质,并与同组成的Er3+掺杂铋硅酸盐玻璃的光谱性能进行了对比.实验结果表明在1.53 μm处锑硅酸盐玻璃有较大的受激发射截面(σe = 7.86×10-21 cm2),荧光半高宽(FWHM)为73 nm,而同组成铋硅酸盐玻璃中仅为59 nm.锑硅酸盐中FWHM ×σe为574,高于在锗酸盐、硅酸盐、磷酸盐、碲酸盐和铋硅酸盐玻璃中的增益带宽.结果表明Er3+掺杂锑硅酸盐玻璃是光纤宽带放大器富有前途的一种基质材料.     

掺铒氟氧化物透明玻璃陶瓷结构及光学性能研究

采用高温熔融及热处理工艺,制备了透明度良好的Er3+离子掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷,并研究了不同Er3+离子掺杂浓度下,玻璃陶瓷微晶结构、紫外-可见波段吸收光谱、近红外发射光谱的变化.结果表明随着Er3+浓度的增加,玻璃陶瓷中的微晶相β-PbF2晶格常数减小;紫外-可见波段吸收光谱中超灵敏跃迁4I15/2→4G11/2和4I15/2→2G11/2的强度增强;同时1.53μm处近红外发射峰的半高宽增大.此外,还进行了上转换发射光谱的测试,结果表明经过热处理后,玻璃陶瓷的上转换峰要大大强于原先未经热处理的玻璃样品.     

Ce~(3+)和Yb~(3+)对Er~(3+)掺杂Ga_2O_3-GeO_2-Na_2O玻璃发光性能影响

研究了Er3+/Yb3+/Ce3+掺杂15Ga2O3-75GeO2-10Na2O玻璃的热稳定性和光谱特性,讨论了Yb3+和Ce3+的引入对Er3+的可见及1.5-μm发光性能的影响。分析发现:在Er3+单掺的样品中引入Yb3+极大地提高了Er3+对980 nm光的吸收,同时增强了1.5-μm和上转换发光强度。Ce3+的引入,通过能量传递Er3+(4I11/2)+Ce3+(2F5/2)→Er3+(4I13/2)+Ce3+(2F7/2),提高了1.5-μm发光并抑制了其上转换发光。优化Yb3+掺杂浓度在Yb2O3/CeO2摩尔比为3∶1左右。     

Ho~(3+)掺杂锗硅酸盐玻璃2.0μm发光性能研究

采用高温熔融法制备了Ho3+离子掺杂锗硅酸盐玻璃,研究了GeO2含量及Ho3+离子掺杂浓度对玻璃2.0μm发光性能的影响。对样品的密度、透过率、折射率、荧光光谱以及Ho3+离子5I7能级荧光寿命进行了测试,并利用红外光谱分析对样品结构进行了表征。结果表明,随着玻璃组分中GeO2摩尔含量从10%增加到35%,Ho3+离子的2.0μm发光强度增加,5I7能级荧光寿命从1.62ms逐渐增加到2.23ms。当Ho3+离子掺杂浓度逐渐增加时,发光强度不断增强,5I7能级荧光寿命从2.23ms逐渐降低到0.90ms。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺重金属氟氧化物玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺重金属氟氧化物玻璃,研究了玻璃样品的热稳定性,测试了不同浓度掺杂下Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了各样品的强度参数Ωt (t=2,4,6),计算了理论振子强度、实验振子强度、自发跃迁几率、荧光分支比及辐射寿命,由荧光光谱计算了荧光半高宽,分析了Er3+离子掺杂浓度对其光谱特性的影响.     

掺Er3+:Ge25Ga5S70玻璃的Judd-Ofelt参数与光谱性质

采用熔融冷却法制备了Er3+掺杂的Ge25Ga5S70硫系玻璃,研究其红外透过率、热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子的强度参数 Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.应McCumber理论,计算了Er3+4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面.结果表明,该玻璃具有较宽的荧光半高宽(FWHM=71 nm)、较大的受激发射截面(σepeake=1.325×10-20 cm2)和较好的稳定性,是一种理想的宽带光纤放大器基质材料.     

铒镱共掺梯度折射率玻璃Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了Er3+Yb3+共掺的梯度折射率玻璃.在室温下,用976 nm半导体激光器泵浦该掺铒玻璃,在1 550 nm波段实现强的荧光发射,中心波长为1.539 9 μm,荧光半宽高为57.4 nm,并应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在玻璃中的强度参数Ωt(t=2、4、6).研究结果表明,所制备的梯度折射率玻璃能接受非常高的Er3+、Yb3+掺杂率,有较宽的荧光线宽,且具有良好的离子交换性能,是铒镱共掺梯度折射率光纤用理想的候选材料.     

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。     

Tm3+掺杂GeO2-AlF3-Li2O-BaF2-La2O3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同TM3+浓度掺杂的65GeO2-12AlF3-8Li2O-10BaF2-5La2O3-Xtm2o3(x=0.5 mol%,1.0 mol%,2.0 mol%,4.0 mol%,6.0 mol%)玻璃.从吸收光谱特性出发,根据Judd_Ofelt理论,计算得到了TM3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及TM3+离子各激发能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长的激发下,研究了不同TM3+掺杂浓度下玻璃在～1.47μm与～1.8μm处的荧光特性,在掺杂浓度约达到1.0 mol%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.作者从TM3+的交叉驰豫与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的过程.     

掺铒碲酸盐玻璃的热稳定性和光谱性能

研究了掺铒TeO2-BaO-TiO2-La2O3碲酸盐玻璃的热稳定性及Er^3＋离子的吸收和荧光光谱性质。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω1（t=2、4、6）、Er^3＋离子在玻璃中的谱线强度、自发辐射几率以及辐射寿命。应用McCumber理论计算了受激发射截面。分析了TiO2对碲酸盐玻璃热稳定性和光谱性能影响，碲酸盐玻璃中含0—5％摩尔分数TiO2时可以有效地改善玻璃的热稳定性。该玻璃系统具有较好的增益带宽和热稳定性，适合于作为掺铒碲酸盐光纤放大器用基质材料。     

Er3+-Yb3+共掺钡镓锗玻璃上转换发光研究

研究了Er3+-Yb3+共掺钡镓锗玻璃的吸收光谱和上转换光谱.分析了Yb3+离子浓度变化对玻璃光谱性能及对稀土离子间能量转移效率的影响,探讨了铒镱共掺钡镓锗玻璃的上转换发光机制.结果表明玻璃的紫外截止波长在280 nm附近.采980 nm LD激发玻璃样品,在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射.随着Yb3+离子浓度的增加,上转换红光和绿光发射均增强,而Yb3+对Er3+离子的能量转移效率呈先升高后降低的趋势.当Yb3+浓度为3 mol%时,Yb3+-Er3+的能量转移效率达到最大值83%.能量分析表明980 nmLD激发产生的上转换绿光主要源于Er3+离子4I11/2能级和Yb3+离子2F5/2能级之间的能量转移过程;而红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与Yb3+离子2F5/2能级之间的能量转移过程.     

ZrF2-SiO2基质中Er3+在蓝/绿波段的上转换发光

为了进一步探讨稀土Er3+掺杂材料在蓝/绿可见波段和紫外波段的上转换发光机制,制备了掺杂Er3+的ZrF2-SiO2材料,测量了样品的吸收谱和在980 nmLD激发下的上转换荧光发射谱,研究了上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系.分析了稀土Er3+中4f电子跃迁的特征.证实了在980 nmLD的激发下,ZrF2-SiO2:Er3+在404 nm、445 nm和525 nm、548 nm附近的蓝/绿可见波段上转换发光过程是激发态吸收(ESA),得到了2H9/2→4I15/2、4F5/2→4I15/2蓝光三光子过程和4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2绿光双光子过程上转换发光机制.     

掺Yb3+硼酸盐玻璃的浓度猝灭机理

测量了不同掺杂浓度下掺Yb3+硼酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和上转换光谱.研究了Yb3+掺杂浓度对其发光强度、荧光寿命和上转换发光的影响及浓度猝灭机理.实验结果表明Yb3+离子掺杂浓度到1 atm%时,Yb3+离子的荧光强度开始下降,出现浓度猝灭效应,Yb3+硼酸盐玻璃的浓度猝灭主要是杂质稀土离子引起的.Yb3+掺杂硼酸盐玻璃中能量从Yb3+离子向杂质稀土离子的能量转移,使Yb3+产生浓度猝灭效应.     

稀土共掺氧氯碲酸盐玻璃三基色上转换发光研究

研究了ZnCl2调整Er3+/TM3+/Yb3+共掺氧氯碲酸盐玻璃的Raman光谱、吸收光谱和上转换荧光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现该体系玻璃具有较低的声子能量,在980nmLD激发下,可以同时观察到明显的蓝色(476 nm)、绿色(530 nm和545 nm)和红色(656 nm)上转换发光.上转换蓝光是一个三光子吸收过程,而上转换绿光和红光均为双光子吸收过程.随着ZnCl2含量的增加,玻璃的发光性能有一定提高.研究结果表明Er3+/TM3+/Yb3+共掺氧氯碲酸盐玻璃是一种三维立体显示用激光玻璃的潜在基质材料.     

掺铒碲酸盐光纤的上转换激光数值分析

研究了掺铒碲酸盐玻璃光纤在980 nm激光抽运下的上转换发光特性.基于Er3+离子在碲酸盐玻璃中的能级跃迁的速率方程,利用龙格-库塔法进行数值模拟,分析了光纤中Er3+离子各能级间的粒子布居数随时间变化的情况、抽运光功率和Er3+掺杂浓度对上转换绿光输出功率之间的关系.