掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性的提高研究

用高温熔融法制备了摩尔组分百分比为70TeO2-20(ZnO、WO3,AlO1.5)-9NaO0.5-1ErO1.5的碲酸盐玻璃样品.测量了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱,用差热分析方法(DTA)测试了玻璃的热稳定性.结合Judd-Ofelt理论和McCumber理论分别计算得到了三种玻璃样品的强度参数Ω1(t=2,4,...     

Er3+在TeO2-WO3-La2O3玻璃中的光谱性质和热稳定性研究

制备了掺铒的玻璃样品TeO2-WO3-La2O3．测试了样品的吸收光谱、荧光光谱以及玻璃的热稳定性．应用Juddo-Ofelt理论计算了玻璃的三个强度参数Ωt（t=2、4、6），电偶极跃迁谱线强度以及磁偶极跃迁谱线强度，分析了强度参数Ω2和玻璃成分变化的关系．应用McCumber理论计算了Er^3＋在1．5μm处的受激发射截面．TeO2-WO3-La2O3玻璃在La2O3的含量〉5mol％时，未发现析晶开始温度（Tx），说明这种玻璃材料适合于光纤的拉制．研究结果表明TeO2-WO3-La2O3是制备宽带光纤放大器的理想基质材料．     

Yb3+掺杂SiO2-Bi2O3-B2O3玻璃的物理性质及光谱性质

选取玻璃组分60SiO2-xBi2O3-(30-x)B2O3-2K2O-7Na2O-1Yb2O3(以mo1％记，x=0，5，10，15，20，25，30)为研究对象．通过测试试样的物理性质和光谱性质，应用倒易法(reciprocity method)计算Yb^3 离子的受激发射截面(σeml)，并且计算了Yb^3 的自发辐射几率(Arad)，2F5／2能级的辐射寿命(Trad)．讨论了玻璃中Bi2O3和B2O3的组成变化对其物理性质、Yb^3 离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对实测Yb^3 荧光寿命(Tf)的影响．结果表明：Yb^3 掺杂的SiO2-Bi2O3-B2O3具有较好的光谱性能，是一种新型的Yb^3 掺杂双包层光纤候选基质材料．     

WO3/Nb2O5掺杂对碲酸盐玻璃热学性质和拉曼光谱特性的影响

报道了钨碲酸盐玻璃系统TeO₂-ZnO-Na₂O-WO₃ 和钨铌碲酸盐玻璃系统TeO₂- ZnO-Na₂O-Nb₂O₅-WO₃抗析晶热稳定性和拉曼光谱特性. 实验研究了掺杂WO₃和Nb₂O₅对碲酸盐玻璃抗析晶热稳定性和拉曼光谱特性的影响, 并分析讨论了掺杂碲酸盐玻璃拉曼谱带展宽机制. 结果表明, 掺杂WO₃和Nb₂O₅较大地提高了碲酸盐玻璃的抗析晶热稳定性, 钨铌碲酸盐玻璃最大抗析晶热稳定性ΔT达154℃. 拉曼光谱研究表明,WO₃和Nb₂O₅的加入使碲酸盐玻璃在921和862cm^-1附近出现特征谱带, 导致拉曼光谱中高频移区从550cm^-1延伸扩展到950cm^-1, 从而有效地拓宽了碲酸盐玻璃的拉曼带宽, 钨铌碲酸盐玻璃最大拉曼光谱半高宽可达355cm^-1. 实验研究表明,钨铌碲酸盐玻璃是宽带拉曼光纤放大器的候选材料之一.     

WO3/Nb2O5掺杂对碲酸盐玻璃热学性质和拉曼光谱特性的影响

报道了钨碲酸盐玻璃系统TeO₂-ZnO-Na₂O-WO₃ 和钨铌碲酸盐玻璃系统TeO₂- ZnO-Na₂O-Nb₂O₅-WO₃抗析晶热稳定性和拉曼光谱特性. 实验研究了掺杂WO₃和Nb₂O₅对碲酸盐玻璃抗析晶热稳定性和拉曼光谱特性的影响, 并分析讨论了掺杂碲酸盐玻璃拉曼谱带展宽机制. 结果表明, 掺杂WO₃和Nb₂O₅较大地提高了碲酸盐玻璃的抗析晶热稳定性, 钨铌碲酸盐玻璃最大抗析晶热稳定性ΔT达154℃. 拉曼光谱研究表明,WO₃和Nb₂O₅的加入使碲酸盐玻璃在921和862cm^-1附近出现特征谱带, 导致拉曼光谱中高频移区从550cm^-1延伸扩展到950cm^-1, 从而有效地拓宽了碲酸盐玻璃的拉曼带宽, 钨铌碲酸盐玻璃最大拉曼光谱半高宽可达355cm^-1. 实验研究表明,钨铌碲酸盐玻璃是宽带拉曼光纤放大器的候选材料之一.     

Nd：碲酸盐玻璃的光谱和激光性质

对比了各种激光玻璃的光谱性质，指出碲酸盐玻璃是一咱理想的激光介质，并资产在室温下实现了钛宝石激光器泵浦了Ｎｄ：碲酸盐块体玻璃的激光发射，激光阈值４．２０ｍＪ，斜率效率１４．７％。     

碱金属和碱土金属对掺Tm3+碲酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺铥碲酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对掺铥碲酸盐玻璃J-O强度参数、1.46μm荧光发射强度、荧光半高宽、受激发射截面等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃进行了比较.研究表明碱金属Li 和碱土金属Ba2 掺碲酸盐玻璃更适宜用作掺铥光放大器基质.含Li 的碲酸盐玻璃展现出7.90×10-21cm2的高发射截面;含Ba2 碲酸盐玻璃具有7.55×10-21cm2的高发射截面、103nm的荧光半高宽.     

掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的J-O计算

研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω2=4.79 × 10-20cm2,Ω4=1.52×10-20cm2,Ω6=0.66×10-20cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σe=10.40 × 10-21cm2)、Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(4I13/2能级τrad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大.     

用于微片激光器的Nd3+掺杂四磷酸盐玻璃光谱研究

制备了Nd+掺杂四磷酸盐玻璃,测量了吸收光谱、荧光光谱,计算Nd十的发射截面,研究了其荧光特性、浓度猝灭及其机制、以及OH基对荧光强度和能量传递的影响,研究发现在四磷酸盐玻璃Nd3+的最佳浓度约为4.1×1020ions/cm3,在研究光谱性质的基础上实现了Nd3+掺杂四磷酸盐玻璃微片激光器1.054μm的连续激光输出.     

掺Er3+氟铅硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了掺Er^3 氟铅硅酸盐玻璃，研究了玻璃的物理性质、热稳定性、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，应用McCumber理论，计算了能级^4I13／2→^4I15／2跃迁的吸收和受激发射截面．结果表明：以PbF2等分子替代PbO含量，样品密度、折射率、热稳定性、吸收截面和受激发射截面降低，但荧光半高宽和荧光寿命增加，对Er^3 离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现，Er^3 掺杂50SiO2—50PbF2玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当，大于磷酸盐，锗酸盐和硅酸盐玻璃，表明掺Er^3 氟铅硅酸盐玻璃可作为宽带光纤放大器的基质材料。     

掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和光谱性质的研究

分析了掺Er³⁺碲酸盐玻璃的热力学稳定性能,研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω₂=4.79×10^-20cm², Ω₄=1.52×10^-20cm²,Ω₆=0.66×10^-20_cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σ_e=10.40×10^-21cm²)、Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2 发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(⁴I_13/2能级为τ_rad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er³⁺光纤放大器实现宽带和高增益放大.     

WO_3含量对Tm~(3+)掺杂TeO_2-WO_3-La_2O_3玻璃热学性能及光谱性质的影响

研究了(90-x)TeO₂-xWO₃-9La₂O₃-1Tm₂O₃(x=10、20、30(mol%))玻璃（以下简称TWL玻璃）的热学性能和光谱性质. 研究发现WO₃的增加可以提高TWL玻璃的热稳定性, 降低玻璃的热膨胀系数. WO₃含量为30mol%时, 玻璃化转变温度T_g达457℃, DTA曲线上无析晶开始温度T_x, 且热膨胀系数降为1.224×10^-5/℃(30～300℃). 玻璃的最大声子能量随WO₃的增加而略微增大. 用J-O理论计算了Tm³⁺离子在TWL玻璃中的光谱参数和部分能级的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命. 用McCumber理论计算了Tm³⁺离子³F₄→³H₆跃迁的受激发射截面, 在60TeO₂-30WO₃-9La₂O₃-1Tm₂O₃玻璃中, Tm³⁺离子的最大受激发射截面达到9.6×10^-21cm2. 研究结果表明, 60TeO₂-30WO₃-10La₂O₃玻璃具有优良的热学性能和光谱性质, 是一种实现~2.0μm激光输出的理想玻璃基质材料.     

Cr,Yb:YAG晶体的光谱性质

采用提拉法生长了原子分数为10％的Yb和不同掺杂浓度Cr的Cr,Yb:YAG激光晶体.测试了室温下晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.随着晶体中Cr离子掺杂浓度的增加,晶体在1.03μm处的吸收系数增大、荧光强度和荧光寿命下降,同时Yb³⁺→Cr⁴⁺能量转移效率增加、量子效率降低.确定了Cr,Yb:YAG晶体中Cr的最佳浓度值.     

Al3+/Yb3+/P5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃。研究了P⁵⁺和Al³⁺的引入对Yb³⁺掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱, 以及Yb4d电子结合能的影响, 并初步探索了其机理。研究结果表明, Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O^2-→Yb³⁺的电荷迁移吸收, 其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb³⁺的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下, 引入Al³⁺会引发石英玻璃中Yb³⁺还原为Yb²⁺, 其典型的吸收峰位于330 nm处; 然而, 在Al³⁺/Yb³⁺共掺的基础上再引入P⁵⁺, 且P⁵⁺/Al³⁺摩尔比大于1时, 可以有效抑制Yb²⁺的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb³⁺激发态向基态跃迁的结果, 可见发光(525 nm)归因于Yb²⁺的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb³⁺掺杂光纤具有一定的指导意义。     

无容器制备Er3+/Yb3+共掺La2O3-TiO2-ZrO2玻璃及其上转换发光研究

利用无容器技术制备了(La_0.94-xEr_0.06Yb_x)(Ti_0.95Zr_0.05)_2.25O₆(x=0~0.24, 间隔0.04)球状透明玻璃, 其稀土离子掺杂浓度最大值达到30%。通过DTA分析发现, 玻璃具有很好的热稳定性, x=0时玻璃化转变温度T_g和析晶起始温度T_o分别为818℃和906℃, ΔT(ΔT= T_o-T_g)为88℃, 玻璃形成能力较低。随着Yb³⁺浓度提高, T_g、T_o和ΔT逐渐下降, 说明Yb³⁺降低了玻璃的热稳定性和形成能力。利用紫外可见分光光度计测定了样品的吸收/透过光谱, 玻璃在975 nm具有很强的吸收峰, 表明Yb³⁺可以有效提高玻璃对入射光的吸收强度; 在可见光范围内除特征吸收外具有近70%的透过率, 说明玻璃具有良好的透可见光性能, 有望获得高强上转换发光输出。上转换荧光光谱研究表明: 在980 nm激光泵浦下, 获得了中心位于535、554和672 nm处的绿、红发光带, x=0.16的发光最强, 672 nm处的红光强度是x=0的近130倍。上转换发光强度与泵浦功率关系的分析表明: 535、554 nm处的绿光和672 nm处的红光发光均是双光子发光过程。     

溶胶-凝胶法制备Al3+、Yb3+掺杂石英光纤纤芯的研究

以正硅酸乙酯、氯化铝和氯化镱为前驱体, 用溶胶-凝胶法制备了Al³⁺、Yb³⁺掺杂石英光纤纤芯。采用ICP-AES分析发现: 碱催化的掺杂硅凝胶上下层组分存在较大差异, 酸催化条件能够消除组分差异。将酸催化溶胶经凝胶化、热处理、玻璃化、光学加工, 获得了φ2.5 mm×50 mm的芯棒。测试2 mm厚芯棒玻璃的光谱和荧光寿命, 1020 nm的荧光寿命为896 μs, 羟基含量为0.4×10^-6, 并通过显微拉曼光谱分析玻璃结构。采用管棒法制备预制棒, 2000℃高温拉制了Al³⁺、Yb³⁺掺杂单包层石英光纤。用光纤折射率分布测试仪测得纤芯折射率波动Δn小于2×10^-4, 表明纤芯具有良好的光学均匀性。本研究结果提供了一种大模场掺镱石英光纤纤芯材料的制备方法, 并为溶胶-凝胶法制备均匀多组分材料的研究提供了理论参考。     

微晶玻璃的制备与光谱特性

高温熔制摩尔组分为32CaO-12Y₂O₃-24Al₂O₃-31SiO₂-1Yb₂O₃的玻璃, 制得的玻璃于950、1050、1100℃三个不同温度进行热处理, 用XRD分析热处理后样品的相变, 用TEM观察1050℃热处理后的样品, 并研究了1050℃热处理前后样品的光谱特性. 研究结果表明: 玻璃在1050℃热处理后, 在玻璃中产生单一YAG相微晶颗粒; 热处理前后样品光谱特性的变化表明热处理后掺杂的Yb ³⁺离子择优进入到YAG晶格位, 制备得到了透明Yb:YAG微晶玻璃.