Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体的光谱分析及中红外发射增强

采用非化学计量配比的提拉法成功生长出Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体、Er^(3+)/Yb^(3+):SrLaGaO_(4)和Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体并进行了详细的光谱分析,同时对纯的SrLaGaO_(4)晶体进行了热学性能分析。与Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体相比,Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体不仅展示了更好的吸收特性,而且还表现出较弱的近红外发射,以及优异的中红外发射;Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中2.7μm铒激光下能级4I13/2的荧光寿命显著减少,而上能级4I11/2的寿命略微下降,成功抑制了自终止效应。此外,本工作还研究了Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中Yb^(3+)的敏化作用和Pr^(3+)离子的去激活作用以及能量传递机制。总之,引入Yb^(3+)和Pr^(3+)有利于在Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中实现增强的2.7μm发射,这使其成为中红外激光有前途的候选材料。

Er^(3+),Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体的生长、光谱和1.5μm激光性能

采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率分别为0.54×10^(-20)cm^(2)、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率则分别为0.58×10^(-20)cm^(2)、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1567 nm连续激光输出。

绿色YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉与PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料制备及性能研究

采用溶剂热法成功制得YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉,并基于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合反应,采用简单的溶液混合法将YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,最终成功制得PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料。实验表明,YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉具有绿光发射。当Er^(3+)离子的浓度为0.8%时,YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉的发光强度最强,达到1292cd。YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉在225~350nm的紫外区有很强的吸收峰。PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料具有良好的透光性,不仅在紫外光照射下具有绿光发射,而且能有效提高PMMA滤除紫外光的能力。

Er^(3+)∶YVO_4的频率上转换动力学分析

测量并分析了980nm抽运下Er3+∶YVO4晶体的上转换荧光,建立了描述Er3+离子跃迁的速率方程。通过求解速率方程并拟合1550nm,980nm和550nm的荧光衰减实验曲线,得到了4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2,4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2的频率上转换系数C22=9.221×10-17cm3s-1,C33=7.545×10-17cm3s-1。通过测量980nm抽运下的550nm荧光衰减谱,得到了4S3/2能级的主要上转换机制是以激发态吸收为主。

Er^(3+)∶YVO_4中Er^(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。

Er^(3+):YVO_4晶体1550nm荧光特性

测量了Er3+:YVO4晶体的吸收谱,得到Er3+离子在YVO4晶体中的光辐射特性。通过Dexter理论计算得到了4I13/2+4I13/2→4I9/2+4I15/2和4I11/2+4I11/2→4F7/2+4I15/2的交叉弛豫几率分别为P1=6.718×105s-1和P2=1.676×105s-1,同时建立了描述Er3+离子跃迁的动力学模型,利用速率方程讨论了P1、P2对1550nm荧光的影响。

Yb^(3+):YVO_4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3 + :YVO4晶体 ,研究生长过程中工艺参数的控制。测得掺杂浓度为18.1%Yb3 + :YVO4晶体中Yb3 + 离子的有效分凝系数Keff为 0 96。测定了不同Yb3 + 离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱 ,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3 + :YVO4晶体的光谱参数。本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律 ,讨论了Yb3 + :YVO4晶体作为激光晶体的优点。

Tm^(3+)离子在YVO_4晶体中的光谱特征

本文应用Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ理论计算了Ｔｍ３＋离子在ＹＶＯ４晶体中的辐射跃迁几率ＡＪＪ′、无辐射跃迁几率ＷＪＪ′，振子强度ｆＪＪ′，荧光寿命τＪ，辐射跃迁截面σｅ和吸收截面σＡ等光谱特征参量．从速率方程得出在不同泵浦几率（１０２～１０５ｓ－１）下，荧光强度最大的掺杂浓度为４．５％～６．６ａｔ．％，并将这些结果与Ｔｍ３＋离子在ＹＡＧ晶体中的特征参量、最佳掺杂浓度进行了比较．

掺Er^(3+)离子Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱性能的研究

研究了提拉法生长的掺Er^(3=)的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体的吸收光谱和荧光光谱。应用J-O理论分析并计算了光谱参数,得到唯象参数Ω_2、Ω_4和Ω_6分别为11.90×10^(-20)cm^2、3.44×10^(-20)cm^2和1.92×10^(-20)cm^2。在Er^(3+)∶Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体中,Er^(3+)在1533 nm波长的发射截面为1.00×10^(-20)cm^2,~4I_(13/2)→I_(15/2)能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.58 ms和4.10 ms,良好的光谱性能表明Er^(3+)∶Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体可能成为潜在的1.55μm波段的一种激光材料。

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2(BO3)4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体。利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofelt理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数。测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率。利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面。在平-凹谐振腔中,利用970 nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 W和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出。结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6μm波段激光的增益介质。

掺Ho^(3+)钒酸钇晶体的光学性能

分别测量了室温下光垂直、平行c轴入射时Ho3+ 掺杂钒酸钇晶体的非极化光吸收谱 ,得到Ho3+ 吸收跃迁振子强度的实验值 .根据Judd Ofelt(J O)理论 ,同时考虑单轴晶体的各向异性效应 ,拟合计算确定了Ho3+ 的有效J O强度参量Ωλ(λ =2 ,4 ,6 )值 .利用有效强度参量 ,进一步给出钒酸钇晶体中Ho3+ 各激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量的预计值 ,这些光谱参量值与YAlO3等激光材料中的值比较 ,某些跃迁明显占优 .

Preparation and characterization of Er^(3+)-Yb^(3+)-Ce^(3+) co-doped transparent glass ceramic containing nano Ca_5(PO4)_3F crystals

A transparent glass ceramic tri-doped with Ce3＋/Er3＋/yb3＋ was fabricated by the high-temperature melting technique and following heat-treatment. X-ray diffraction and transmission electron microscope results demonstrated that Cas（PO4）3F（FAP） nanocrystals, possessed with preferable emission performances for the 1.54 μm transition for doping Er3＋, were homogeneously pre- cipitated among the glass matrix with a mean size of 30 rim. Addition of Ce3＋ greatly enhanced 1.54 ~tm fluorescence of Er3＋ by the cross relaxation energy transfer between Er3＋ and Ce3＋. Meanwhile, incorporation of Ce3＋ dramatically decreased the visible upcon- version emission intensity of glass ceramic than that of glass, suggesting that Ce3＋ might incorporate into the FAP nanocrystals. The properties of this transparent glass ceramic showed the potential application as an efficient 980 nm pumped infrared laser medium.

Polarized spectral analysis of Er^(3+) ions in Er^(3+)/Yb^(3+):LiLa(MoO_4)_2 crystal

Optical characteristics and upconversion dynamics of Er3+ in Er3+/Yb3+:LiLa(MoO4)2 crystals were investigated. The absorption spectra, fluorescence spectra and the fluorescence decay curves were analyzed at room temperature. The infrared emission at 1538 nm and visible emissions at 520–569 and 640–670 nm, corresponding to 2H11/2,4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2 transitions of Er3+ ions, were simultaneously observed in Er3+/Yb3+:LiLa(MoO4)2 crystals under 976 nm excitation at room temperature. The maximal emiss...

Tm∶YVO4晶体中Tm^(3+)的发光研究

测量了Tm∶YVO4 晶体的吸收光谱 ,以 34 6nm、36 3nm(1D2 )、475nm(1G4 )、6 98nm (3 F2 ,3 F3 )和 80 1nm(3 H4 )光激发时的发射光谱 ,以及位于 45 4nm (1D2 → 3 F4 )、475nm (1G4 → 3 H6)、6 46nm (1G4 → 3 F4 )、80 6nm(3 H4 →3 H6)的荧光谱线的激发光谱 ,对测量的结果进行了详细分析 ,解释了离子能级间的跃迁过程。提出了Tm∶YVO4 晶体基质与Tm3 + 之间的能量交换的概念和新的跃迁通道 ,证实了存在1D2 +3 H6→1G4 +3 F4 以及1G4 +3 H6→3 H4 +3 H5的能量传递过程 ,还可能存在交叉弛豫过程 1G4 +3 H6→3 F2 +3 F4 。这些过程使得Tm∶YVO4 晶体难以实现1D2 能级上转换发光 (4 5 4nm左右 ) ,但 475nm的上转换发光 (1G4 →3 H6)较强 ,3 F4 能级是潜在红外激光发射能级。

Er^(3+):Yb^(3+):GdAl_3(BO_3)_4晶体1.5～1.6μm波段激光性能

采用熔盐法获得了Yb3+和Er3+离子原子数分数分别为20%和1.1%的GdAl3(BO3)4(简称GAB)晶体.在平-凹谐振腔中,利用0.97μm波长光纤耦合准连续(CW)半导体激光端面抽运0.7 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得斜率效率为20%,最高功率为1.75 W的1.5~1.6μm波段激光输出.输出激光波长随吸收抽运功率和输出镜透过率发生变化.当输出镜透过率为1.5%时,随着吸收抽运功率的增加,不仅起振的纵模带增加并且输出功率逐渐从1.60μm的纵模带中转移到1.55μm的纵模带中.而当吸收抽运功率为13.6 W时,随着输出镜透过率的增加,输出激光波长从1.60μm转移到1.52μm.结果表明Er3+和Yb3+双掺的GAB晶体是一种优秀的1.5~1.6μm波段激光材料.

NaY(WO_4)_2:Yb^(3+),Er^(3+)晶体的光学性质

用 Czochralski方法生长了 Yb3+ ,Er3+共掺的 Na Y(WO4) 2 晶体。测量了晶体在室温下的吸收谱 ,用 Judd- Ofelt理论计算了 Na Y(WO4) 2 :Er3+ ,Yb3+晶体中 Er3+的 3个唯象强度参量 Ω2 =18.10× 10 - 2 0、Ω4=2 .5 9× 10 - 2 0、Ω6 =1.2 1× 10 - 2 0和辐射跃迁特征参量。研究了晶体的荧光特性 ,并在 974nm的 L D泵浦下得到上转换绿色荧光。分析了晶体中 Yb3+向 Er3+传递能量的机制。

基于a切Er,Yb:YAl_(3)(BO_(3))_(4)晶体被动调Q微片激光器

报道了基于a切Er,Yb:YAl3(BO3)4晶体的被动调Q微片激光器的性能。使用波长为976 nm的光纤耦合半导体二极管作为端面抽运光源,使用初始透过率为96%的Co^(2+)∶MgAl_(2)O_(4)晶体作为可饱和吸收体,耦合输出镜在1500~1600 nm波段范围的透过率为2.5%,整个微片激光器的腔长为2.7 mm。在注入功率为7.2 W时,激光器成功得到了发射波长为1530 nm、重复频率为127 kHz的稳定线性偏振的脉冲输出,对应的脉冲能量和脉冲宽度分别为1.8μJ和12 ns。

Phase-, shape- and size-controlled synthesis of NaYF_4:Yb^(3+),Er^(3+) nanoparticles using rare-earth acetate precursors

Hexagonal-phase NaYF4：Yb3＋,Er3＋ upconversion nanoparticles（UCNPs） with a uniform size distribution were synthesized using rare-earth acetates as precursors. The effects of reaction temperature and time on the phase transition process of the UCNPs were systematically studied. Based on the evolution of particle morphology and phase with temperature and time, it could be concluded that the transition from cubic phase to hexagonal phase for NaYF4：Yb3＋,Er3＋ UCNPs was consistent with a dissolution/recrystallization process. In addition, the shape and size of the UCNPs could be controlled by adjusting the solvent ratio and the precursor ratio, respectively.

High-repetition-rate 1.5 μm passively Q-switched Er:Yb:YAl3(BO3) 4 microchip laser

End-pumped by a 976 nm diode laser,a high-repetition-rate Er:Yb:YAl3(BO3)4 microchip laser passively Q-switched by a Co2+:MgAl2 O4 crystal is reported.At a quasi-continuous-wave pump power of 20 W,a 1553 nm passively Q-switched laser with the repetition rate of 544 kHz,pulse duration of 8.3 ns,and pulse energy of 3.9 μJ was obtained.To the best of our knowledge,the 544 kHz is the highest reported value for the 1.5 μm passively Q-switched pulse laser.In the continuous-wave pumping experiment,the maximum repetition rate of 144 kHz with the pulse duration of 8.0 ns and pulse energy of 1.7 μJ was obtained at the incident pump power of 6.3 W.