Er3 /Yb3 共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺的TeO2-WO3-Bi2O3玻璃,研究了该玻璃的吸收和荧光光谱性质.应用Judd-Ofelt(JO)理论计算了Er3+的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t＝2,4,6).Er3+在该玻璃中4I13/2→4I15/2发射的荧光半高宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面为1.03×10-20cm2.其带宽特性FWHM×σpeake乘积优于掺Er3+的硅酸盐、磷酸盐和铋酸盐玻璃,说明这是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料.Er3+在400～850nm波长范围存在着5个上转换发射峰,分别对应Er3+的激发态4I7/2、2H11/2、4S3/2、4F9/2和4I9/2到基态4I15/2的发射,分析了其可能存在的上转换过程.     

掺Er3+的新型GeS2-In2S3-CsI玻璃双光子吸收绿光上转换发光研究

用熔融急冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,研究了该样品的吸收光谱和上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参数.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(527 nm、548 nm),分别对应于4H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,且548 nm绿光强度大于527 nm绿光强度.同时研究了绿光(527 nm、548 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.90和2.06,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+含铟(In)硫系玻璃有望应用于可见光激光器、高密度光储存、三维色彩显示等领域.     

新型掺铒碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性研究

采用高温熔融法制备了掺Er3 :TeO2-B2O3-SiO2-Na2O系列玻璃样品.对样品吸收光谱、发射光谱、差热曲线和Er3 :4I13/2能级的荧光寿命进行了测试和分析.计算得到Er3 的J-O强度参数Ωλ(λ=2,4,6),讨论了SiO2的含量对Er3 在该系列玻璃样品中发光性能的影响.结果表明,SiO2的引入有效提高了玻璃材料的有效发射带宽和热稳定性,有效抑制了材料的荧光上转换效应.同时,计算得到Er3 :4I13/2→4I15/2能级的量子效率为ηmax＝63%.     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换低温特性研究

研究了低温下Er3+/Vb3+共掺碲酸盐玻璃在975 nm激光激发下的上转换光谱与温度的关系.通过上转换光谱测量观察到3处上转换荧光,它们依次为529 nm(2H11/2→4I15/2),546 nm(4S3/2→4I15/2)和669 nm(4F9/2→4I15/2),上转换绿光(546 nm)和红光(669 nm)荧光强度在80 K左右达到了最大值,与300 K温度下相比分别提高了2.198和1.556倍.而529 nm上转换绿光强度随着温度的降低逐渐减弱,直至消失.研究了4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布与温度的关系,并通过理论模型拟合了实验测量的4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布,测量了8～300 K温度范围下,4Sa/2能级和4F9/2的寿命和温度的变化关系以及通过高斯拟合研究了4S3/2能级和2H11/2能级Stark分裂与温度的关系.     

显示器用上转换红色发光材料的特性研究

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发红光的上转换发光材料Er,Yb:YF3.该材料在980nm的大功率激光二极管激发下的发光光谱存在660nm、545nm、525nm、409nm几处峰值.对它们的上转换机理作了详细的讨论分析,它们分别是Er3 的4F9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,2H9/2→4I15/2跃迁产生的,且660nm红光和545nm、525nm绿光的激发是双光子吸收过程,409nm紫光的激发是三光子过程.Er,Yb:YF3,在980nm激光激发下得到强度较强的上转换红光,且强度较弱的绿光和紫光易于用多层膜滤除,在上转换发光显示器中是一种较好的发红光的材料.     

Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射.同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125 μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m.通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1450～1650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质.     

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。     

掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究

制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1wt%Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15 mol%).测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质.根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3 离子的强度参数(Ω2=(5.42～6.76)×10-20 cm2,Ω4=(1.37～1.73)×10-20cm2,Ω6=(0.70～0.94)×10-20 cm2),发现随着Nb2O5含量的增加,Ωt(t=2,4,6)先增加后减小.研究表明Er-O键共价性主要受基质玻璃中非桥氧数的影响,而阴阳离子间电负性的影响可以忽略.应用McCumber理论计算了Er3 离子的受激发射截面(σe=(0.77～0.91)×10-20 cm2)和Er3 离子4I13/2→4I15/2发射谱的半高宽度(FWHM=65～73 nm).比较了不同基质玻璃中Er3 离子的荧光半高宽和受激发射截面.结果表明TBN玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种制备宽带光纤放大器的潜在基质材料.     

纳米In2O3:Er3+,Yb3+的燃烧法制备及上转换发光

采用燃烧法制备了 Yb3+和 Er3+共掺的 In2O3纳米晶。用 X 射线衍射和透射电镜对样品的结构和形貌进行了分析,结果表明,该粉体为纯立方相 In2O3结构,颗粒尺寸为 80~100 nm;该粉体在 980 nm 近红外激发下发射出中心波长为 525 nm 和 555 nm 的绿光、662 nm 的红光,分别对应于 Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;研究了 Er3+/Yb3+掺杂浓度、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对 In2O3:Er3+, Yb3+纳米晶的上转换发光强度的影响。     

Er3 掺杂的碲硼酸盐玻璃的上转换光谱性质

研究了70TeO2-（15-x）ZnO-15Na2O-xB2O3-1wt％Er2O3（x=0、4、8、12和mol％）玻璃系统中B2O3的含量对Er^3＋上转换光谱性质的影响。结果表明：随B2O3含量的增加，Fr^31的^4 I11/2能级寿命减小；^4 I11/2→I13/2无辐射跃迁几率增加；Er^3＋的上转换绿光（^4S3/2、^2H11／2→I15/2）和红光（^4F9/2→4I15/2）减弱。基于Er^3＋在975nm波长激发下的上转换机理，建立了^4F7/2、^H11/2（^4S3/2）、^4H9/2、^4 I11/2和^4I13/2。这5个激发态能级的速率方程，结果表明，上转换绿光和红光强度跟^4 I11/2能级的粒子数的平方存在着正比关系。     

Er3+掺杂Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃光谱性质及热稳定性研究

用高温熔融法制备了Er3 掺杂50Bi2O3-(50-x)B2O3-xGa2O3(x=0,4,8,12,15 mol%)系列玻璃,测试了上述玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.分别应用Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er3 强度参数和受激发射截面.研究发现,当Ga2O3含量在mol 8%时,荧光半高宽(FWHM)、峰值发射截面(σpeak e)和4I13/2能级荧光寿命(τm)均达到了峰值,其FWHM和σpeake分别为81 nm和1.03×10-20cm2.热稳定性则随着Ga2O3含量的增加而改善,析晶开始温度(Tx)和玻璃转变温度(Tg)之间的差值(△T)最高达到了261℃.研究表明,含适当重金属Ga2O3的铋硼酸盐玻璃具有较好的光学性能和热稳定性,适合于作为高增益、低噪声的宽带掺铒光纤放大器的基质材料.     

Er3+/Yb3+共掺Bi2O3-GeO2-Na2O玻璃的上转换发光

研究了不同Er3 /Yb3 掺杂比46Bi2O3-44GeO2-10Na2O(B46G44N10)(摩尔分数)玻璃的吸收光谱、红外吸收谱和上转换光谱性质,分析了玻璃中Yb3 敏化Er3 的上转换发光机制。测试了Er3 离子在不同Yb3 浓度下玻璃中的上转换荧光强度,得到最佳的掺杂质量比Er3 ∶Yb3 =1∶6。计算了在980 nm激发下Er2O3质量分数为0.5%和Yb2O3质量分数为3.0%的Er3 /Yb3 共掺B46G44N10玻璃的绿光上转换效率为2.27×10-4。比较了不同基质材料玻璃的上转换效率,结果表明B46G44N10玻璃是一种良好的上转换基质材料。     

Tm3+/Yb3+共掺杂铋锗铅玻璃的上转换发光研究

设计并制备了一种组分为45Bi2O3-35GeO2-20PbO-0.02Tm2O3-xYb2O3(x=1.0,1.2,1.4,1.6和2.0 mol%)新型Tm3 /Yb3 共掺的铋锗铅玻璃材料,测量了玻璃的吸收光谱和上转换光谱,分析了玻璃中Tm3 的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算了铋锗铅玻璃BGP1.0中Tm3 离子的三个强度参量Ωt(t=2,4,6)、振子强度、自发跃迁辐射几率和荧光分支比等光谱参数.通过975 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的上转换蓝光(476 nm)和微弱的红光(653 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4 →3F4跃迁.同时研究了蓝光和红光上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其曲线斜率分别为2.87和2.41,表明蓝光和红光都是三光子吸收过程.研究结果显示,Tm3 /Yb3 共掺铋锗铅玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

用于波导放大器的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的性能研究

通过优化熔融条件和玻璃组份,成功开发出一种新的Er3+/Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃,其在沸水和熔盐中均表现出很好的化学稳定性.通过分析室温下Er3+/Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃的吸收光谱,计算得到了Er3+ 离子在波长1533 nm处的峰值发射截面和杜得奥菲而特强度参数;其中Er3+ 离子在波长1533 nm 处的峰值发射截面为0 72×10-20 cm2,大于Schott的IOG1玻璃中Er3+离子的峰值发射截面0 67×10-20 cm2.通过改变离子交换的条件,获得了1 55μm单模光波导的制作条件;制作的波导传输损耗均小于1 dB/cm.初步的离子交换实验表明,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃WM4完全适合波导放大器的制作.     

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。     

Tb3+掺杂SrO-TiO2-SiO2玻璃在红外飞秒激光照射下的三光子激发上转换发光

Tb3 掺杂SrO-TiO2-SiO2 玻璃在 800nm 的飞秒激光照射下可以观察到红外至可见的上转换现象.由飞秒激光激发的上转换荧光光谱与 267 nm 氙灯激发的荧光光谱非常相似.其上转换荧光可归因于Tb3 的5D3→7F4和5D4→7FJ(J=6,5,4,3)能级跃迁.由发光强度和泵浦光源能量之间的关系可以得出此上转换过程为三光子同时吸收过程.基态电子同时吸收三个红外光子被激发到较高激发态,然后以非辐射跃迁方式弛豫到较低激发态,再辐射跃迁到基态从而产生 Tb3 的特征发光峰.这现象可应用于三维立体显示,可见激光和高密度光存储技术.     

Yb3+对掺铒碲酸盐玻璃红外和上转换发光的影响

研制了Er3+/Yb3+共掺TeO2-ZnO-La2O3玻璃,测试了Er3+离子的吸收谱、荧光谱和上转换发光谱,系统研究了975 nm抽运下Yb3+离子对于Er3+离子1.5 μm波段荧光性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随着碲酸盐玻璃中Yb2Os含量的增加,Yb3+离子对Er3+离子的能量传递增强,Er3+离子1.5 μm波段的荧光强度和上转换发光强度相应增大,但后者相对于前者增加更为迅速.通过对粒子数速率方程的理论模拟,计算结果与实验测量结果较为一致,表明Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种优良的潜在上转换激光器增益介质.对上转换发光分析表明,强烈的绿光和红光激发是基于双光子的吸收过程.     

Ce3+离子对掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了Ce3 + 对掺Er碲酸盐玻璃荧光光谱性质的影响 ,比较了不同的Ce3 + 掺杂浓度下Er3 + 离子荧光发光强度的变化 ,分析了Ce3 + 离子对Er3 + 离子作用的原理 ,应用经典方程计算了Er3 + 离子 4I1 1 / 2 能级的荧光寿命及其变化