掺铒氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了掺铒氧氟碲酸盐玻璃的吸收光谱和上转换发光光谱，分析了Er^3 离子在氧氟碲酸盐玻璃中的上转换发光机理．结果表明：通过975nm的激光二极管(LD)激发，在室温下同时观察到强烈的绿光(524和545nm)和红光(655nm)，分别是由于Er^3 离子^2H11／2→I15／2，^4S3／2→I15／2，和^4F9/2→I15／2跃迁．随PbF2含量增加，绿光的发光强度增加趋势较小，而红光的发光强度增加趋势大于绿光．上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收，强烈的绿光和红光激发都是由于双光子吸收过程．     

TeO2-Nb2O5系统玻璃的成玻性能研究

TeO2是一种线性和非线性光学性能优良、但无法单独形成玻璃的重金属氧化物玻璃系统,Nb2O5的引入有利于获得均匀而稳定的碲酸盐系统玻璃.研究发现,Nb2O5的引入会改变TeO2-Nb2O5系统玻璃中Te4 、Nb5 的配位数,进而对玻璃的结构和成玻能力、稳定性以及析晶性能均产生明显的影响.含有20-30wt%Nb2O5的碲酸盐系统玻璃表现出较好的综合品质.     

OH- 对 Tm3+/Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了Tm3 /Yb3 共掺碲酸盐玻璃的Raman光谱、红外光谱和上转换发光光谱,分析了OH-对Tm3 上转换发光的影响。结果表明,氧氯碲酸盐玻璃的声子能量高于氧氟碲酸盐玻璃的声子能量,但是Tm3 /Yb3 共掺氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光强度高于Tm3 /Yb3 共掺氧氯碲酸盐玻璃。分析认为这主要是由于OH-的影响,在氧氟碲酸盐玻璃中OH-的浓度较低,导致Tm3 的荧光寿命高,从而提高Tm3 的上转换发光。在一定程度上,OH-对Tm3 上转换发光的影响大于声子能量对Tm3 上转换发光的影响。研究结果有助于进一步提高Tm3 的发光效率。     

面向太阳光全光谱应用铒掺杂硫卤玻璃上转换发光特性研究

使用熔融淬冷法制备了Er³⁺掺杂Ge-Ga-S-CsBr硫卤玻璃, 研究了其在1550 nm激光激发下的上转换发光特性, 观察到强的波长中心位于525和545 nm绿色发光及弱的中心波长位于660 nm红色发光, 也观察到了中心波长分别位于810和980 nm的红外上转换发光。基于泵探光功率关系和能级寿命测试研究了发光机理, 发现中间态能级寿命的延长是上转换发光效率增强的根本原因。使用全光谱光源测试了Si太阳能效率, 当使用上转换发光层时, 太阳能电池平均效率从7.28%上升至7.32%。结果显示所探索的稀土掺杂硫卤玻璃有望应用于硅太阳能电池效率增强领域。     

氟化物玻璃中Yb^3＋敏化稀土离子的上转换发光

研究了氟化物玻璃中Ｙｂ＾３＋敏化Ｐｒ＾３＋、Ｔｍ＾３＋、Ｅｒ＾３＋和Ｈｏ＾３＋产生的上转换发光,在波长为８８０ｎｍ光的激发下,Ｙｂ＾３＋敏化Ｐｒ＾３＋产生波长为４８２,５２０,５２９,６０５和６３５ｎｍ的荧光。     

稀土掺杂上转换发光玻璃陶瓷的制备及性能

实验制备了一类含有SrF2∶Yb3＋,Tm3＋及SrF2∶Yb3＋,Er3＋的透明发光玻璃和玻璃陶瓷,对比研究了热处理工艺对玻璃陶瓷相组成、微观结构和光谱性能的影响规律。研究表明,玻璃陶瓷具有立方SrF2纳米晶相均匀分布于玻璃基体的复相结构,利用HRTEM可观测到SrF2纳米晶相的（111）晶面,其晶粒尺度在10~30nm之间,且该析晶相中富集有Yb3＋/Tm3＋和Yb3＋/Er3＋。基于此,玻璃陶瓷在980nm LD激光激发下的上转换发光强度较玻璃样品有较大提高。其上转换发光机制分别主要为Yb3＋-Yb3＋之间的合作上转换,Yb3＋-Tm3＋和Tm3＋-Tm3＋之间的交叉弛豫能量传递过程,以     

镱离子敏化与温度对铒离子掺杂碲酸盐玻璃上转换光谱的影响

用熔融-淬冷法制备了玻璃样品系列75TeO₂-20ZnO-(4.6-x)La₂O₃-0.4Er₂O_3-xYb₂O₃ (x=0, 0.4, 0.8, 2.0, 3.2, 4.0), 研究了镱离子的掺入及温度的变化对该玻璃系统上转化光谱的影响, 结果表明: 在常温下, 当Yb³⁺离子浓度达到2mol%时, 上转换红光和545nm绿光都达到了最大值, 此时545nm绿光强度是未掺Yb³⁺时的6倍左右, 红光强度为未掺Yb³⁺时的4倍左右; 当温度在8～300K变化时, 530nm绿光强度随着温度的升高而增大, 545nm绿光与657nm红光强度随着温度的升高首先增大, 在80K达到最大值, 然后随着温度的升高而下降. 通过速率方程, 分析了镱离子的敏化及温度对该玻璃系统上转换光谱的影响.     

铒单掺和铒/镱共掺氟氧玻璃的上转换发光性质研究

研究了室温下掺不同摩尔分数Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺的20GaF3-15InF3-17CdF2-15ZnF2-10SnF2-3P2O5-(20-x-y)PbF2-xErF3-yYbF3(x=0.1~0.4,y=1~4)氟氧玻璃的上转换发光性质。755nm激发下,在Er3+单掺系列玻璃中观察到紫色(410nm)、蓝色(465nm)和绿色(522nm、544nm)上转化发光,随着掺杂Er3+浓度的增大,各荧光强度增幅有变缓的趋势。980nm激发下,由于Yb3+的敏化作用,在Er3+/Yb3+双掺系列玻璃中观察到绿色(548nm、527nm)和红色(661nm)上转换发光,固定Er3+浓度,随着Yb3+浓度的增大,各荧光强度先增大后减小,当Yb3+、Er3+掺杂浓度比为15时发光强度最大。该氟氧玻璃具有比氟化物玻璃更好的抗析晶稳定性,掺稀土离子后在不同波长激发下可观察到明亮的红、绿色上转换荧光,是一种有潜质用于红、绿色上转换发光的材料。     

上转换发光材料及发光效率研究及展望

综述了上转换发光材料的进展.介绍了上转换发光的基本机制,较新的上转换发光材料,并分析了发光效率的影响因素.对上转换发光材料的发展进行了展望.     

稀土掺杂碲铌锌系统玻璃的非线性光学性能

碲铌锌系统玻璃是一种性能优良的三阶非线性光学玻璃材料,综合品质优于其它非线性光学玻璃材料。在碲铌锌系统玻璃中引入稀土离子,利用其4f电子的跃迁提高谐波光子激发的可能性,从而提高玻璃的三阶光学非线性。研究表明,随着稀土离子的加入,532nm附近玻璃的光吸收明显增加,使由相同波长激光激发的光学非线性呈线性增长。掺入Ce3+、Ho3+、Y3+的玻璃三阶非线性极化率最高可达2.3×10-12esu。     

Sm2O3掺杂Bi2O3-ZnO-Nb2O5基陶瓷的结构与性能

研究了Sm2O3掺杂的bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)基陶瓷(Bi1.5-xSmxZn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(O≤x≤0.6,BSZN),的结构及介电性能.结果表明纯BZN陶瓷的结构为立方焦绿石单相;当Sm2O3掺杂量较少(O＜x≤0.5)时,样品的相结构仍然保持立方焦绿石单相;随着Sm2O3掺杂量的进一步增加(x≥0.6),样品出现其它相.同时,试样的介电性能随结构的变化而呈现有规律的变化.     

Properties of Er3+-doped phosphate glasses and glass fibres and efficient infrared to visible upconversion

Some thermomechanical properties such as expansion, transition temperature and high-temperature viscosity of phosphate glasses with different P₂O₅ and BaO compositions have been measured. Absorption and fluorescence spectra of the phosphate glasses with different Er³⁺ doping have also been measured. The Er³⁺ doping concentration with respect to the maximal fluorescence intensity is 0.75 mol %. The attenuation of the fibre at a wavelength of 1.53 m is 12.8 db m^–1. Upconversion of 1.064 m NdYAG laser pulses into intense green 547 and 667 nm light in the 0.75 mol % Er³⁺-doped phosphate glass fibre has been achieved. The output power of the two fluorescence signals of green 547 nm and red 667 nm are 178 and 42 W, respectively, with an upconversion efficiency of 1.78×10^–2% and 4.2×10^–3% respectively.     

Nb_2O_5对碲铅铋铌系玻璃结构和性能的影响

采用熔融法制备不同Nb2O5含量的TeO2-PbO-Bi2O3-Nb2O5系玻璃粉,研究了Nb2O5的加入量对TeO2-PbO-Bi2O3-Nb2O5系玻璃热膨胀系数、软化温度和热稳定性的影响。利用傅里叶变换红外光谱仪检测玻璃粉的结构,通过热机械分析仪和综合热分析分别测试玻璃的膨胀系数和析晶温度,采用场发射扫描电镜观察太阳能电池Ag/Si接触界面。结果表明,随着Nb2O5含量的增加,玻璃的热膨胀系数和软化温度逐渐降低,玻璃化温度和析晶温度逐渐升高,玻璃的热稳定性逐渐增强。添加Nb2O5的玻璃粉所对应的太阳能电池正面电极中,Ag/Si接触界面存在大量的纳米银粒子,这将更有利于晶硅太阳能电池的光电子传导。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺Y2SiO5的上转换发光

报道了一种新的上转换发光材料X2型Y2SiO5:Er, Yb并研究了Yb3 浓度和泵浦功率对样品的上转换发光特性的影响:(1)随着Yb3 浓度的增加,绿、红光发射均呈先增强后减弱的变化,但相对于绿光发射,红光发射受Yb3 浓度的影响更剧烈,并且当12%(摩尔分数)Yb3 时,可以得到很纯的红光发射;(2)上转换发光强度与泵浦功率的关系表明,双光子吸收贡献样品的上转换发射.此外,讨论了可能的上转换机制.认为随着Yb3 浓度增加,Er3 的激发态吸收、Yb3 到Er3 的能量传递和Er3 的交叉弛豫对上转换发光的作用依次逐渐加强.     

Compositional dependence of infrared absorption spectra studies for TeO2-P2O5 and TeO2-P2O5-Bi2O3 glasses

The infrared absorption spectra of the vitreous TeO₂-P₂O₅ and Bi₂O₃-TeO₂-P₂O₅ systems are studied in the spectral region of 4000 to 200 cm^–1. Absorption bands in this range are assigned. The midband wavenumber and the absorption intensity for the attributed bands are found to be strongly and systematically dependent on glass composition. Quantitative analysis was also attempted to justify our attribution of the observed bands.     

Emission Properties of Yb3+/Er3+ Doped TeO2-WO3-ZnO Glasses for Broadband Optical Amplifiers

The YbS /Er3 doped TeO2-WO3-ZnO glasses were prepared. The absorption spectra, emission spectra and fluorescence lifetime of Era at 1.5μm, excited by 970 nm were measured. The influence of Er2Oa, Yb2Oa and Ohcontents on emission properties of Era at 1.5 μm was investigated. The optimum doping concentrations for Era and Yba is around 3.34× 1020 ions/cma and 6.63×1020 ions/cma, respectively. The peak emission cross section is 0.83～0.87 pm2. With the increasing concentration of Yba , the FWHM of Era emission at 1.5 μm in the glass increases from 77 nm to 83 nm. The results show that Yba /Era doped meO2-Woa-ZnO glasses are promising candidate for Era -doped broadband optical amplifier.