Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的中红外发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-Na2O),根据测量得到的吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。同时,测量得到了不同Ho3+离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示,在808nm抽运光激励下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0μm中红外荧光。分析表明,较强的Ho3+离子中红外荧光来自于Tm3+/Tm3+离子间共振的能量传递过程,以及Tm3+/Ho3+离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后,计算分析了Ho3+…5I7→5I8能级间跃迁的2.0μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Tm3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。     

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.     

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.     

Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Ho3+单掺和Ho3+/Yb3+共掺、组分为TeO2-ZnO-Na2O的碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt(JO)理论计算分析了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。通过测量上转换光谱,着重研究了Yb3+掺杂对于Ho3+上转换发光性能的影响,分析了Yb3+/Yb3+以及Yb3+/Ho3+间的能量传递过程。结果显示,975nm泵浦下Ho3+的上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Ho3+间的能量传递过程,并计算得到了声子贡献比和能量传递微观参数。同时,计算分析了Ho3+:5 I7→5 I8能级跃迁的吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Yb3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为上转换激光器和2.0μm波段固体激光器的潜在增益基质。     

热处理对掺Er3+碲酸盐玻璃近红外发光性能的影响

采用高温熔融冷却法和原位受控析晶法,制备了两 种Er³⁺掺杂碲酸盐玻璃及微晶玻璃。对比研究了其析晶 性能及近红外发光性能;计算了Er³⁺在玻璃与微晶玻璃中的J-O强度参数、自发辐射 概率、荧光分支比和 荧光辐射寿命;在980nm波长泵浦源下测量样品的荧光光谱,计算荧 光有效线宽、峰值受激发射截面。结果发现, 采用合理的析晶热处理制度,可以获得透明度高的Er³⁺掺杂碲酸盐微晶玻璃;析 晶热处理能够有效地提高 Er³⁺在近红外波段的发光效率和拓宽其有效发光带宽;Er³⁺掺杂85TeO₂- 10TiO₂-5La₂O₃(TTL)碲酸盐微晶玻璃较78TeO₂-17ZnF₂-5Bi₂O₃(TZBF)碲酸盐微晶玻璃在1.55μm波段增益性能更好,有望在光纤放 大器中得到应用。     

LD侧面泵浦Er3+,Yb3+∶glass波导被动调Q激光器

报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层(原子数分数1%Er³⁺,21%Yb³⁺∶glass)的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co²⁺∶glass)作为包层，阻断放大自发辐射(ASE)的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535μm脉冲激光，光束质量因子M²=1.53。实验结果表明，在Er³⁺,Yb³⁺∶glass的四侧键合Co²⁺∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。     

Er3+单掺和Er3+/ Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃光谱性能

制备了Er3 + 单掺和Er3 + /Yb3 + 共掺碲钨酸盐玻璃 ,测量了Er3 + 在玻璃中的吸收光谱和 970nmLD激发下的荧光光谱和荧光寿命 ,计算了Er3 + 离子 1 5 μm波段的吸收和发射截面 ,研究了其荧光强度和发射带宽与掺Yb3 + 浓度间的关系。结果表明 ,共掺Yb3 + 可明显提高Er3 + 离子 1 5 μm荧光发射强度 ,并有利于提高其发射带宽。实验所得最佳掺Yb3 + 离子浓度为 3 6 6× 10 2 0 ions/cm3 ,Er3 + 离子 1 5 μm发射最大FWHM值为 81nm。     

Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+共掺碲酸盐玻璃超宽带近红外发光性能研究

采用熔融淬火技术制备了0.2 mol% Er₂O₃、1 mo l% Yb₂O₃、0.1 mol% Tm₂O₃和x mol% Pr₆O₁₁( x=0.25、 0.3、0.35和0.4)掺杂的65TeO₂-15ZnO-10Na₂O-10WO₃系碲酸盐玻璃,通过X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、差热扫描曲线(differential scanning calorimetry,DSC)对玻璃样 品的抗析晶性和热稳定性 进行了表征。结果表明,玻璃样品具备良好的抗析晶性,析晶温度和转变温度差值为140 ℃,具有较好 的热稳定性。吸收光谱结果显示,Er³⁺/Yb³⁺/Tm³⁺/Pr³⁺共掺碲 酸盐玻璃在980 nm处有较强的吸收峰,故可 以采用980 nm泵浦源对该玻璃样品进行激发。在1 200—2 000 nm近 红外波段范围,玻璃样品存在峰值中 心为1.35 μm、1.53 μm和1.8 μm 3个波段发射峰,且3个发射峰的荧光半高宽(full width at half maxima, FWHM)均大于100 nm,其覆盖了光信号传输的E、S、C和C+L 4个波段,大幅度地提高了掺铒 光纤放大器(erbium doped fiber amplifier,EDFA)的放大带宽。     

Er3+、Eu3+双掺杂LaOF荧光粉的光学性能研究及防伪应用

有机发光材料可能对人体或环境造成影响,除此之外还有生产成本高、发光易淬灭、发光强度与颜色不易于控制的缺点,因此探索性能优越的稀土发光材料并寻找其应用价值是具有重要意义的。本文基于水热辅助固相法制备出Er³⁺、Eu³⁺离子共掺杂LaOF荧光粉,通过X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和荧光分析仪对不同Er³⁺掺杂浓度下的LaOF∶Eu³⁺荧光粉体的相组成、粒径尺寸、形貌及荧光光谱进行表征与分析。结果表明：在900℃的温度下煅烧,物相由前驱体LaF₃转变为四方相LaOF,且随着Er³⁺掺杂浓度的升高,在365 nm与393 nm波长激发下均呈现出多色可调谐的发光特性,其中365 nm激发下呈现自橙色光向黄色光的转变,而在393 nm光辐射下则由橙色光向品红色光过渡。将Er³⁺、Eu³⁺共掺杂LaOF荧光粉制成...     

Dy3+和Eu3+共掺NaY(MoO4)2荧光粉合成与发光性能研究

用高温固相法制备了一系列2 at.%Dy³⁺和x at.%Eu³⁺(x=0,0.1,0.5,1,2,5)共掺NaY(MoO₄)₂样品。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及红外光谱(FTIR)表征结果表明所合成的样品为四方相结构,空间群为I4₁/a。进一步研究了样品的激发光谱和在近紫外光激发下的发射特性,结果表明Dy³⁺和Eu³⁺之间存在能量共振传递,从而增强了Eu³⁺的发光。2 at.%Dy³⁺和2 at.%Eu³⁺共掺样品的CIE色度坐标值(x=0.659,y=0.338)接近NTSC规定的标准值,因而有望作为显色性能优良的发光材料用于固态照明领域。此外，NaY(MoO₄)₂物化性能稳定,易采用提拉法生长,因此本研究结果可以为Dy³⁺和Eu³⁺共掺NaY(MoO     

Pr3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃发光特性的研究

根据Pr3 /Yb3 共掺碲酸盐玻璃在 980nm附近的吸收谱及 1.3 1μm处的发射谱 ,研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律。结果表明 :在Yb3 离子浓度不变的情况下 ,1.3 1μm处的发光随着Pr3 离子浓度的增加 ,其强度先增后减 ,并在浓度为 0 .15mol%时达到最大值 ,同时根据Judd -Ofelt理论计算了稀土离子的光辐射特性     

掺Er3+钨碲玻璃光纤放大器的特性研究

以WO₃、TeO₂、ZnO和Na₂O为基质制备了掺Er³⁺钨碲(EDWTZn)玻璃.差热分析表明EDWTZn玻璃的转变温度达到427℃,比常规碲酸盐玻璃具有更高的热稳定性.McCumber原理研究的结果显示,EDWTZn玻璃在1530nm处的峰值受激发射截面和荧光发射半高宽分别为9.52×10^-21cm²和86nm.数值模拟结果表明,EDWTZn光纤放大器利用较短的激活长度就可获得足够的信号光放大,在1530nm波长附近能提供极宽的平坦增益带,当输入信号光功率为0dBm时,在大约70nm带宽范围内的平均信号增益大于20dB,不平坦度小于5dB.     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的近红外光谱特性

选择 50TeO2-30B2O3-20BaO 系统作为稀土掺杂的基础玻璃,通过高温熔融法制备了不同掺杂比的Er3+/Tm3+共掺和单掺碲酸盐玻璃。通过比较共掺和单掺碲酸盐玻璃的吸收光谱和 808 nm 泵浦光激发下的发射光谱,发现 Tm3+的掺入会降低 Er3+在 1 550 nm 处的发光强度,通过能量传递可以得到 Tm3+的 1 800 nm 发光。此外,Er3+/Tm3+使该玻璃具备了发光性能,当 Er3+/Tm3+分别达到摩尔分数 1.0%和 0.4%时,发光强度达到最大值,继续提高掺杂浓度,发光强度反而减弱。     

La2O3含量对Tm3+掺杂碲酸盐玻璃热稳定性及光学性能的影响

采用高温熔融法,制备了75TeO2-20ZnO-xLa2O3-0.8Tm2O3(x=0、5、10、15mol%)系列玻璃。探讨了La2O3含量对玻璃热稳定性的影响规律;计算了Tm3+在玻璃中的Judd-Ofelt(J-O)强度参数、自发辐射概率、荧光分支比及荧光辐射寿命;分别在473nm和808nm泵浦源下测量了玻璃的荧光光谱,计算了Tm3+在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截面。研究发现,随着La2O3含量的增加,碲酸盐玻璃ΔT(ΔT=Tx-Tg,即初始析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差)从123℃增加到180℃,玻璃热稳定性提高;La2O3的添加有利于提高Tm3+在1.46μm处的荧光性能;当La2O3含量为15mol%时,其FWHM和FWHM×σe值最大,分别为113.2nm和409.33×10-28cm3。     

Sb3+/Bi3+掺杂对Cs3DyCl6钙钛矿光学性能的影响

A₂B′BCl₆双钙钛矿因其极强的空气稳定性、出色的光学性能而被应用于发光材料。以Cs⁺作为A⁺、Dy³⁺替代Pb²⁺、Cl^-作为卤素合成新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs₃DyCl₆,以Sb³⁺/Bi³⁺作为激发剂掺杂,成功制备了非铅钙钛矿材料,研究了Sb³⁺/Bi³⁺掺杂对钙钛矿发光特性的影响。结果表明：Cs₃DyCl₆是一种具有高效激发和宽带发射特性的基质,在不添加任何激发剂的情况下就能够发出蓝绿光。在Sb³⁺掺杂下,材料的发光向黄光方向移动,随着Sb³⁺掺杂浓度的继续提高,发光强度开始下降,最佳掺杂比例为5%;Bi³⁺掺杂时的Cs₃DyCl₆光学性能与S...     

Er3+离子对Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.85μm波段光谱特性的影响

采用高温熔融淬火技术制备了1.0 mol% Tm3＋离子和x mol% Er3＋离子(x=0,0.5和1.5 mol%)掺杂 的系列碲酸盐玻璃,通过测量玻璃样品的差热扫描曲线(DSC)、X射线衍射(XRD)图和荧光光 谱,对不同 Er3＋浓度下的玻璃物理性能和Tm3＋离子荧光特性进行了研究。DSC结果显 示,研制的稀土掺杂碲酸盐玻璃 具有优异的热稳定性能,玻璃样品的析晶温度与转变温度之差大于130 ℃,而XRD图则证实了研制的玻璃 样品具有非晶结构特征。在808 nm泵浦激励下,随着Er3＋离 子的引入,Tm3＋离子³F₄→³H₆能级间跃迁产生 的1.85 μm波段荧光显著增强。当Er3＋离子掺杂浓度为1.0 mol%时,荧光强度提高了约76%,荧光强度的 显著增强归因于Er3＋离子和Tm3＋离子之间的能量传递。然而,随着Er 3＋离子掺杂浓度的继续增加,1.85 μm 波段荧光呈现出衰减现象,这归结于Er3＋离子浓度的淬灭效应。研究表明,具有合 适浓度Er3＋/Tm3＋共掺碲 酸盐玻璃是一种应用于1.85 μm波段固体激光器和光纤放大器的理想 基质材料。     

OH-对掺Er3+碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了碲酸盐玻璃的拉曼光谱和红外光谱,分析了OH-对掺Er3 碲酸盐玻璃上转换发光的影响机制。实验结果表明,氧氟碲酸盐玻璃(TPF)的声子能量高于氧氯碲酸盐玻璃(TPC)的声子能量,但是Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度也高于Er3 掺杂TPC玻璃。除水实验发现这种现象可归因于OH-的影响。随OH-浓度降低,Er3 的荧光寿命和上转换荧光都增加。在实验中,OH-对Er3 上转换发光的影响大于声子能量对Er3 上转换发光的影响,导致Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度高于Er3 掺杂TPC玻璃的上转换发光。研究结果有助于进一步提高Er3 的发光效率。     

Sm3+离子掺杂对BaGa2O4∶Cr3+近红外长余辉发光的增强研究

利用高温固相法制备了BaGa₂O₄∶Cr³⁺,Sm³⁺(BGO∶Cr,Sm)近红外长余辉发光(PersL)材料，考察了Sm³⁺掺杂浓度和煅烧温度对BGO∶Cr,Sm晶体结构和发光性能的影响，初步探讨了近红外余辉发光机理。结果表明：当长余辉发光材料组成为BGO∶Cr_0.06,Sm_0.004且煅烧温度为1100℃时，可以获得高纯度的BGO∶Cr,Sm长余辉发光材料，其发射波长为734 nm。Cr³⁺与Sm³⁺共掺杂为应用于生物成像的BGO提供了优化策略，同时为开发长余辉发光材料提供了良好范例。     

掺Pr3+碲酸盐玻璃的红外及上转换发光

根据掺Pr^3 碲酸盐玻璃在980nm附近的吸收谱及1．31μm和可见光区间内的荧光发射谱，研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律及其上转换发光．结果表明：在Yb^3 离子浓度不变的情况下，1．31μm处的发光随着Pr^3 离子浓度的增加，其强度先增加而后减小，并在浓度为0．15mol％时达到最大值，同时根据Judd-Ofelt理论计算了稀土离子的光辐射特性．     

掺Er~(3+)碲硼酸盐玻璃1.53μm波段荧光强度提高研究

用高温熔融法制备了系列70TeO2-(25-x)B2O3-xGeO2-5Na2O(x=5,10,15和20 mol%)掺Er3+碲硼酸盐玻璃。为提高1.53μm波段的荧光发射强度,测试了玻璃样品的吸收光谱、红外透射谱、1.53μm波段荧光谱及4I13/2能级Er3+荧光寿命,结合Judd-Ofelt(J-O)理论分析了Er3+光谱特性随玻璃组分含量的变化,进而研究了玻璃中OH基对1.53μm波段荧光强度的影响。结果表明,碲硼酸盐玻璃具有较好的宽带荧光谱特性,其有效带宽大于72 nm;随着玻璃中GeO2逐步替代B2O3,1.53μm波段荧光强度相应提高。同时,通过O2鼓泡除水处理,能减少玻璃中OH基含量并减弱4I13/2能级上Er3+到OH基的无辐射能量传递,从而进一步提高了Er3+荧光寿命和1.53μm波段荧光强度。