柠檬酸凝胶法制备Er,Tm∶Yb3Al5O12纳米粉体及发光性能

以柠檬酸为燃烧剂,采用柠檬酸凝胶法制备了Er,Tm∶Yb3Al5O12(Er,Tm:YbAG)纳米粉体,其最佳的制备工艺条件:Er3+和Tm3+掺杂的摩尔分数分别为2%和1%,柠檬酸与金属硝酸盐原子总数的摩尔比为1.7∶1,煅烧温度和时间分别为950℃和2h。制备的粉体颗粒为规则球形,粒径均匀、分散性好,平均粒径约为45nm。研究了样品的发光性能,结果表明:2%Er,1%Tm∶YbAG样品的发光性能最好,在1 587、1 658和1 711nm处有较强发射峰,分别对应Er3+的4 I13/2→4 I15/2跃迁和Tm3+的3 F4→3 H6跃迁。样品的上转换光谱表明,上转换荧光峰包括了蓝光、绿光和红光。     

不同掺杂浓度的NaGdF4∶Ho3+,Tm3+,Yb3+发光粉的上转换发光

采用水热法制备了掺杂不同比例Ho3 +/Tmn3+和不同Ylb3+浓度的NaGdF4∶Ho3+,Tm3+,Yb3+上转换发光粉,对其结构和上转换发光性能进行了表征.XRD研究结果表明:所有的样品均为六方结构NaGdF4.980 nm红外光激发下,稀土掺杂的NaGdF4发光粉显示分别来自于Ho3+离子5S2,5F4(Ho)→5I8 (Ho)跃迁发射的绿光,5F5 (Ho)→5I8(Ho)跃迁发射的红光,5 S2,5 F4(Ho)→5I7(Ho)跃迁发射的近红外光;来自Tm3+离子1D2(Tm)→3F4(Tm)和1 G4(Tm)→3H6 (Tm)跃迁发射的蓝光,1 G4(Tm)→3 F4(Tm)跃迁发射的红光,3H4(Tm) →3 H6 (Tm)跃迁发射的红外光.研究了Ho3 +/Tm3比例和Yb3+浓度对发光粉上转换发光性能的影响,并讨论了体系的上转换发光机制.计算的发光粉色坐标显示:掺杂Ho3 +/Tm3+比例和Yb3+浓度的变化能调控样品上转换发光颜色.     

Yb~(3+)/Ho~(3+)共掺Ge_(25)Ga_5S_(70)玻璃中红外发光特性

用熔融急冷法制备了系列Yb3+/Ho3+共掺Ge25Ga5S70硫系玻璃,测试了样品的吸收光谱以及980nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性,用Judd–Ofelt理论计算分析了单掺Ho3+在Ge25Ga5S70玻璃中的强度参数Ωi(i=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。研究了Yb3+/Ho3+共掺样品在980nm激光泵浦下获得的Ho3+:2.9μm中红外荧光光谱性质,表明Yb3+/Ho3+之间存在能量共振转移。当固定Yb3+掺杂浓度为0.5%(质量分数,下同),随着Ho3+掺杂浓度从0增加为0.7%,Yb3+:2F5/2能级寿命明显单调下降,说明Yb3+/Ho3+之间有效的能量传递主要来源于Yb3+:2F5/2能级向Ho3+:5I6能级的共振能量传递。运用Futchbauer-Ladenburg公式计算比较了不同掺杂浓度下Ho3+:5I6→5I7跃迁的受激发射截面。     

共沉淀法制备Tm:YbSAG纳米粉体及其发光性能

以聚乙二醇为分散剂,采用共沉淀法制备Tm:Yb3Sc Al4O12纳米粉体。最佳工艺条件为:煅烧温度1 000℃,煅烧时间2 h。通过对样品的扫描电子显微镜分析,得到纳米粉体平均粒径约为90 nm。测试了样品的激发和发射光谱,结果表明:在360 nm处激发峰最强,对应Tm3+的1D2→3H6能级跃迁;最强发射峰位于456 nm处,对应于1G4→3H6能级跃迁。测试了样品的上转换光谱,得到掺杂Tm3+的摩尔分数为2%时样品的发光强度较好,讨论了上转换发光机理,红光和绿光的发射是双光子吸收过程,蓝光发射源于1个三光子吸收过程。     

Er,Yb:(LaGd)_2O_3纳米粉体的制备与发光性质

以碳酸氢铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备了Er,Yb:(La Gd)2O3纳米粉体。经1 000℃煅烧2 h得到的粉体颗粒呈规则球形,平均粒径约为90 nm,团聚低,分布均匀。研究了Er3+,Yb3+的掺杂量对样品发光强度的影响。结果表明:掺杂Er3+和Yb3+的摩尔分数分别为4%和5%时,所得样品的发光性能最优。样品的激发和发射光谱显示:在379 nm处激发峰最强,对应Er3+的4I15/2→4G11/2能级跃迁;最强发射峰位于562 nm处,对应于4S3/2/2H11/2→4I15/2能级跃迁。样品的上转换光谱表明:样品在548和662 nm有较强的发射峰,对应Er3+的4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁和4F9/2→4I15/2跃迁。并讨论了发光跃迁机制。     

Nd:YbAG纳米晶的制备与光谱性能

采用碳酸盐共沉淀法制备了钕掺杂镱铝石榴石(Nd:Yb3Al5O12;Nd:Yb AG)纳米晶。研究了合成溶液的p H值、煅烧温度和Nd3+掺杂量等对样品的相组成、形貌和发光性能的影响。结果表明:样品结构与Yb AG结构相符合;Nd:Yb AG纳米晶平均粒度约为50 nm。Nd3+掺杂的摩尔分数为3.5%时,样品的上转换蓝光最强,对应Nd3+的2G9/2→4I9/2能级跃迁;Nd3+掺杂量为1.5%时,上转换绿光最强,对应Nd3+的2G7/2→4I9/2能级跃迁;当Nd3+掺杂量为3%时,近红外区荧光性能最佳,对应Nd3+的4F3/2→4I11/2能级跃迁,样品具备良好的发光特性。     

溶胶-凝胶低温燃烧法制备Yb,Ho∶Gd_3Ga_5O_(12)纳米粉体

采用溶胶-凝胶低温燃烧法制得了Yb,Ho∶GGG纳米粉体。X射线衍射分析结果表明900℃煅烧得结晶良好的Yb,Ho∶GGG纯相。IR光谱分析发现900℃煅烧的样品在617 cm-1附近出现一系列GGG的晶格振动吸收峰。SEM观察发现Yb,Ho∶GGG纳米粉体粒径在20 nm左右,粒度均匀,无团聚。荧光光谱分析表明样品的最强发射峰位于1200 nm,是由Ho3+的5I6-5I8能级跃迁引起的荧光发射,且发现Yb3+-Ho3+间存在能量传递。     

Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂钠铝碲酸盐陶瓷上转换荧光分析

采用高温固相熔融法制备Tm3+/Yb3+、Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂钠铝碲酸盐陶瓷。用X射线衍射分析钠铝碲酸盐陶瓷的结构,结合974nm激光激发的上转换荧光,探讨上转换荧光强度与激发功率的关系。根据计算Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂样品上转换荧光色坐标,研究荧光色坐标与激发功率的关系。结果表明:钠铝碲酸盐陶瓷整体上呈无序结构,但存在少量α-Al2O3。由于Tm3+的上转换蓝光发射属三光子过程,Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂体系中,蓝光发光强度随激发功率增加而迅速增长的趋势比绿光和红光的更为明显。随着激发功率的增大,色坐标在1931CIE色品图中沿左下方朝蓝绿区方向移动,实现了上转换荧光的色彩变换。     

Ho3+/Yb3+掺杂铋镓酸盐光学玻璃的上转换发光

制备了高折射率Ho3 /Yb3 掺杂铋镓酸盐玻璃,用Brewster原理测量玻璃的折射率为2.296.用倒易法计算Yb3 的发射截面面积为2.109×10-20 cm2.在室温,用974nm激光器激发玻璃样品,观察并记录到强烈的双光子上转换荧光.分析认为:铋镓酸盐玻璃中Yb3 直接敏化Ho3 的上转换发光的激发机理是Yb3 到Ho3 的高效能量传递.上转换过程中红光相对强度较强的原因为:玻璃声子能量特性、最大能量声子密度降低和玻璃绿光区强吸收3方面因素增加了5F5能级上的粒子数布居,使5F5→5I8能级的跃迁几率升高,导致红光强度大于绿光强度.     

柠檬酸凝胶燃烧法制备Nd3+,Yb3+:Y2O3多晶原料及其相组成和荧光特性的研究

本文采用柠檬酸凝胶燃烧法合成了性能优良的Nd3+,Yb3+:Y2O3多晶原料。XRD、IR和SEM测试结果表明样品在900℃煅烧可获得纯相的Nd3+,Yb3+:Y2O3,平均粒径约为40 nm;TG-DTA测试结果表明样品在30～600℃之间失重约为49.28%;从荧光光谱上可以看出两个主要发射峰位于970～1100 nm之间,最强发射峰位于1030nm,对应Yb3+的2F5/2→2F7/2能级跃迁。     

828 nm近红外光激发下Ho3+掺杂NaYF4的上转换发光性质

采用水热法合成了NaYF4:Ho3+上转换发光材料,用XRD、红外光谱、能谱及荧光光谱等对其进行表征,探讨了掺杂浓度、退火温度对上转换发光特性及晶型的影响. 结果表明,在828 nm近红外光激发下,在Ho含量0.7%(mol)、退火温度900℃时,样品的上转换发光效果最好,退火前样品发射蓝、黄光,700℃退火后,除发射蓝、黄光外,出现绿光的尖锐强峰,且温度越高其发光强度越高;退火温度为400℃时样品为a相和b相的混合相,随温度升高晶型转变为纯b相;Ho3+的上转换发光机制为能级跃迁,绿光、黄光、蓝光分别对应5F4,5S2?5I8, 5I5?5G6和3K8,5F3?5I8跃迁.     

Mg:Ho:LiNbO3晶体的生长及其激光性能

在生长LiNbO3的熔体中掺进1%(摩尔分数,下同)的Ho2O3和分别掺入1%,4%,5%MgO,用提拉法生长Mg:Ho:LiNbO3晶体.测量了晶体的光谱性能和抗激光损伤能力.结果表明:5%Mg:1%Ho:LiNbO3晶体红外光谱的OH-吸收峰移到3 534 cm-1;晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体提高2个数量级以上.随着Mg:Ho:LiNbO3晶体中Mg2 浓度的增加,吸收光谱中吸收边连续紫移;Mg:Ho:LiNbO3晶体最强的跃迁光谱项为3I8→5G6,对应的吸收波长为459nm,是最佳泵浦波长.晶体的荧光光谱表明:Mg:Ho:LiNbO3晶体较易实现激光振荡的是4S2→5I8和5I7→5I8跃迁,对应的发射波长分别为546nm和2011nm,选用波长为620nm的激光激发Mg:Ho:LiNbO3晶体,由其上转换荧光光谱得到波长为523nm的荧光,实现了红绿光的转换.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧玻璃的光谱性质

制备了Tm3+/Yb3+共掺杂的20GaF3-15InF3-17CdF2-15ZnF2-10SnF2-3P2O5-(20-x-y)PbF2-xTmF3-yYbF3(x=0.2～2,y=1～4)系列玻璃。室温下,通过其吸收光谱,运用Judd-Ofelt理论计算了样品的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射几率、荧光分支比和荧光寿命等光谱参数。研究发现,增加Tm3+掺入量对Ω2影响不大,Ω4、Ω6的值有增大的趋势。在980nm激发下的荧光光谱中,观察到5个上转换发射峰,其中发光较强的464nm的蓝光是三光子过程,650nm的红光和800nm的红外光是双光子过程,并讨论了其上转换发光机理和Tm3+、Yb3+掺杂浓度对发光强度的影响。     

铒镱双掺钇钪铝石榴石纳米粉体的制备与发光性质

以柠檬酸为燃烧剂,采用柠檬酸燃烧法制备Er,Yb:YSAG纳米粉体。通过对不同煅烧温度下样品的X射线衍射和扫描电子显微镜分析,确定最佳煅烧温度为900℃。测试了室温条件下样品的激发和发射光谱。结果表明:在381 nm处激发峰最强,对应Er~(3+)的~4I_(15/2)→~2H_(9/2)能级跃迁;最强发射峰在1 547 nm处,对应Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。测试了样品的上转换荧光光谱,研究了Er~(3+)和Yb~(3+)掺杂量对样品发光强度的影响,得到了Er~(3+)和Yb~(3+)的最佳掺杂量分别为3%和9%,讨论了绿光、红光的发光跃迁机制,验证样品发光为双光子过程。     

铥镱双掺氧化钆钇透明陶瓷的制备与发光性能

采用柠檬酸燃烧法制备了(GdY)_2O_3:Tm,Yb粉体,并确定其制备工艺条件为:煅烧温度1 000℃,Gd~(3+)、Tm~(3+)、Yb~(3+)掺杂的摩尔分数分别为20%、4%、5%。以此条件得到的粉体的平均粒径约65 nm。粉体的发射光谱表明:在980 nm激发源激发下,在484 nm处得到的蓝光,对应于Tm~(3+)的1G4→3H6能级跃迁;在658 nm处得到的红光,对应于Tm~(3+)的3F2→3H6能级跃迁。用制备的粉体作为原料,采用真空烧结法制备(GdY)_2O_3:Tm,Yb陶瓷,其烧结工艺条件为:烧结温度为1 750℃,保温20 h。制备的陶瓷在400~3 300 nm波长范围内的平均透过率为71%。     

Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器增益特性

中红外2.0～3.5μm 波段激光在医疗、空气污染监测和军事等领域有着重要的应用前景。采用真空熔融淬冷法制备了 Tm3+/Ho3+共掺的Ge20Ga5Sb10S65硫系玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下的荧光光谱,通过Judd–Ofelt和Mc-Cumber理论计算了Tm3+/Ho3+的辐射寿命、自发辐射几率和受激发射截面等光谱参数。在此基础上,研究了双掺离子之间的能量传递和Tm3+–Ho3+的多种跃迁过程,给出了详细的4能级系统的速率方程,并结合光功率传输方程,得出Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器在2μm波段的增益特性。数值模拟结果表明：Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤在2μm波段的增益值达27 dB,增益带宽为112 nm,最佳掺杂光纤长度L=300 cm,所需泵浦功率Pp=200 mW,可用于2μm波段宽带放大。     

Tm~(3+)掺杂KYb(WO_4)_2自激活激光晶体生长与光谱特性分析

以K2W2O7为助熔剂,Tm3+掺杂摩尔分数为8%,采用顶部籽晶提拉法生长出了单斜晶系的铥掺杂钨酸镱钾[Tm3+:KYb(WO4)2,Tm:KYbW]晶体.测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属.测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱,计算了相应的光谱参数.吸收光谱显示:Yb3+在945,958nm处吸收峰最强,半峰宽为91 nm.荧光光谱表明:Tm:KYbW晶体在1 735nnl和1 759nm附近有较强的发射峰,主峰1 759nm处的发射线宽达146nm,因此,Tm:KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质.晶体的上转换荧光谱表明:在481 nm和646nm处分别得到了上转换蓝光和红光,并分析了相应的上转换机制.     

Ho~(3+)∶ZnWO_4的光谱和上转换发光

用提拉法生长出光学质量的Ho3+∶ZnWO4单晶,研究了晶体在可见和近红外区的吸收光谱和发射光谱,分析了Ho3+离子在钨酸锌晶体结构中能级位置和晶体场能级分裂。研究表明:在波长488nm激光激发时,550,665nm和758nm3个波段有较强荧光,荧光分支比分别为84.18%,0.68%,15.14%,对应于5S2→5I8,5F5→5I8和5S2→5I7跃迁。在633nm激光激发时观测到了来自5S2→5I8跃迁的540～556nm宽带上转换荧光,上转换过程主要是单离子步进吸收。     

柠檬酸凝胶燃烧法制备Tm,Yb:(LuGd)_2O_3纳米粉体及其发光性能

以柠檬酸为燃烧剂,PEG(10000)为分散剂,采用柠檬酸凝胶燃烧法制备Tm,Yb:(Lu Gd)_2O_3纳米粉体,得出最佳的实验条件为:Lu~(3+)的掺杂量为25%(摩尔分数),溶液p H值为6。制备的纳米粉体平均粒径约为55 nm。测试了样品的激发和发射光谱。结果显示:最强激发峰位于361 nm处,归属于Tm~(3+)的~3H_6→~1D_2能级跃迁;最强发射峰出现在454 nm处,归属于Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6的能级跃迁。样品上转换光谱显示:样品在484和658 nm处分别产生蓝光和红光的发射峰,分别归属于Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6和~1G_4→~3F_4能级跃迁。研究了不同Tm~(3+)掺杂量对上转换发光强度的影响,确定了Tm~(3+)的掺杂量为4%,并讨论了发光跃迁机制。     

低温燃烧法制备Dy∶Yb_3Al_5O_(12)荧光粉及其光谱特性

以柠檬酸为燃烧剂,采用低温燃烧法制备Dy:Yb3Al5O12(Dy∶YbAG)荧光粉。通过不同煅烧温度下样品的X射线衍射和扫描电子显微镜分析,确定最佳煅烧温度为900℃。测试了室温下样品的激发光谱和发射光谱。结果表明:在359nm处激发峰最强,对应Dy3+的6 H15/2→6 P7/2能级跃迁;在486、587nm发射峰处得到了蓝光和黄光,分别对应Dy3+的4 F9/2→6 H1 5/2和4 F9/2→6 H1 3/2能级跃迁。计算了不同Dy3+摩尔分数掺杂的Dy∶YbAG的黄蓝光强度比,讨论了其对荧光粉发光颜色的影响,结果显示,当Dy3+掺杂摩尔分数为2%时,制备的2%Dy∶YbAG样品的发光性能最好。