Pr^(3+)/Yb^(3+)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

Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔的激光性能及其温度传感研究

采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO_(2)-10GeO_(2)-20BaF_(2)-9Y_(2)O_(3)-1Er_2O_(3)的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球,并对其品质因子(Q)、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达~10~6。在980 nm激光泵浦下,在直径为44.58μm的微球中实现了阈值为54μW、光学转换效率为0.050%的1 607 nm激光输出。通过研究不同直径对微球腔激光性能的影响规律,可知随着微球腔直径的减小,激光阈值逐渐降低,光学转换效率逐渐提高,这主要归因于较小的微球腔具有更高的能量密度和更强的光与物质相互作用。此外,研究了微球腔的温度传感特性,其灵敏度为14 pm/℃。以上实验结果表明,所制备的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔在低阈值激光器和高灵敏度温度传感器领域具有潜在的应用。

Pr^(3+)掺杂铋碲酸盐玻璃的热膨胀与可见荧光发射

制备了Pr3+掺杂的高折射率7.5Li2O-7.5K2O-5BaO-5Bi2O3-75TeO2重金属铋碲酸盐玻璃。测定了玻璃的热膨胀曲线,计算了样品的热膨胀系数α,转变温度Tg和软化温度Tf。紫外灯下观察,Pr3+掺杂的玻璃样品发出橙红光。室温下记录了玻璃样品的吸收、激发和荧光发射光谱。光谱分析表明:紫外灯、蓝色激光二极管、蓝色发光二极管,以及氩离子激光器是Pr3+掺杂铋碲酸盐玻璃的有效激发光源。

掺Pr^(3+)碲酸盐玻璃的红外及上转换发光

根据掺Pr3+碲酸盐玻璃在980 nm附近的吸收谱及1.31μm和可见光区间内的荧光发射谱,硎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Yb3+离子浓度不变的情况下,1.31μm处的发光随着Pr3+离子浓度的增加,其强度先增加而后减小,并在浓度为0.15 mol％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.

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量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等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

掺Nd^(3+)碲酸盐玻璃光谱性质的研究

制备了Nd3+掺杂的碲酸盐玻璃,测量了试样的吸收光谱、发射光谱,计算了碲酸盐玻璃中Nd3+离子的强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),给出了Nd3+离子的发光特性(A,β,τrad,σ)的计算结果,研究了其荧光特性、浓度淬灭及其机制。研究发现组分70TeO2-20ZnO-(10-x)La2O3-xNd2O3(%,摩尔分数)碲酸盐玻璃具有高的发射截面和低声子能的特性。当x为0.5时荧光强度和发射截面最大,即在碲酸盐玻璃中Nd3+的最佳掺杂浓度为0.5%(1.93×1020ions.cm-3)。碲酸盐玻璃中Nd3+离子实测荧光特性与计算结果基本一致。

氟化物对Er^(3+)/Yb^(3+)共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO2-(30-x)ZnO-xZnF2-0.15Er2O3-1.5Yb2O3(x=0,5,10,15,20)的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er3+离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现:碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er3+离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。

Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺碲酸盐玻璃中Tm^(3+)交叉弛豫主导的2.0μm发光特性(英文)

研究了不同摩尔分数Tm3+掺杂下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃在2.0μm处的发光特性。此发光包括两个过程:Tm3+之间的交叉弛豫过程;通过Tm3+与Ho3+之间的能量转移,将能量传递给Ho3+而使Ho3+跃迁至5I7能级上产生布居,当Ho3+跃迁回基态时则发出波长为2.0μm的光。计算了Tm3+的交叉弛豫速率,并根据速率方程分析了Tm3+的交叉弛豫机理。结果表明:随着Tm3+浓度增加,交叉弛豫逐渐增强;2.0μm处发光的强度逐渐增强。证明了在Tm3+/Ho3+共掺情况下,2.0μm处的发光强度取决于Tm3+的交叉弛豫强度。

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺碲酸盐玻璃光谱特性及能量传递

采用高温熔融法制备了两系列不同掺杂比的Er3+/Tm3+共掺的碲酸盐玻璃,测试了样品的吸收光谱和在980nmLD激发下的发光光谱、上转换发光光谱及发光寿命。讨论了Er3+与Tm3+掺杂浓度对样品光谱性质的影响,Tm3+离子的掺入会减弱Er3+的1.53μm发光强度,但通过共振能量传递可以获得Tm3+的1.8μm发光,并随着Tm3+离子浓度的增加而增强。同时表明Tm3+离子的增加会减弱Er3+离子在528nm和545nm附近的上转换绿光强度,而上转换红光出现了先增强后减弱的现象。研究了Er3+/Tm3+共掺杂碲酸盐玻璃的能量传递机制与传递效率,分析了Tm3+/Er3+离子掺杂浓度比对上转换发光的影响。

掺Er^(3+)碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性的提高研究

用高温熔融法制备了摩尔组分百分比为70TeO2-20(ZnO、WO3、AlO1.5)-9NaO0.5-1ErO1.5的碲酸盐玻璃样品。测量了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱,用差热分析方法(DTA)测试了玻璃的热稳定性。结合Judd-Ofelt理论和McCumber理论分别计算得到了三种玻璃样品的强度参数?t(t=2,4,6)、Er3+离子的吸收截面和受激发射截面。据此分析了玻璃样品的内部结构,比较了三种玻璃样品中Er3+离子的放大带宽品质因子(σepeak×FWHM)和增益品质因子(σepeak×τm)。结果发现,分别用WO3、Al2O3组分替换传统碲酸盐玻璃中的ZnO组分,可以将放大带宽品质因子提高1.3倍和1.6倍,放大增益品质因子提高1.2倍和1.4倍。另外,Al2O3组分的引入也显著提高了玻璃样品的热稳定性。研究表明,通过有选择性地改变碲酸盐玻璃组分配比,可以进一步提高掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性。

激光器用Yb^(3+)掺杂钨锌镧碲酸盐玻璃的热学、光谱和激光性质

设计组成为70TeO2-(20-x)ZnO-xWO3-5La2O3-2.5K2O-2.5Na2O一1Yb2O3(x=0,5,10,15和20mol％)的碲酸盐激光玻璃,测试了物理性质、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了Yb3+离子的吸收截面、受激发射截面、荧光有效线宽等参数.结果表明,随着WO3含量的增加,玻璃的热稳定性下降;当x=15mol％时,具有体系中最好的光谱性质:高的受激发射截面(1.32pm2)、长的荧光寿命(0.93ms)和宽的荧光有效线宽(74.5nm),通过激光性能评价,最小泵浦强度为0.92kW/cm2,表明掺Yb3+该组分碲酸盐玻璃是实现高能短脉冲可调谐激光器的理想增益介质.

铒离子浓度对掺Er^(3+)碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响

制备了四种不同铒离子掺杂浓度的碲酸盐玻璃,通过测定吸收光谱计算了吸收谱线的振子强度,根据Judd-Ofelt理论计算了不同浓度下Er3+离子发光光谱的强度参数Ωi(i=2,4,6),计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比等参数,讨论了Er3+离子浓度变化对以上这些参数的影响。测试了Er3+4I13/2→4I15/2跃迁对应的荧光光谱和Er3+4I13/2能级荧光寿命。最后应用McCumber理论计算了玻璃中Er3+4I13/2→4I15/2跃迁对应的受激发射截面大小。结果表明振子强度基本上随Er3+离子浓度的增大而增强;随着Er3+离子浓度的增加,自发辐射跃迁概率A基本呈现出递增的趋势,但荧光分支比β却只有很小的变化;Er3+4I13/2→4I15/2的发射截面随Er3+离子浓度的增大而改变很小,有效线宽都在50nm左右。

Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺碲酸盐玻璃2.0μm发光性质研究

研究了Tm3+/Ho3+离子共掺碲酸盐玻璃的光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的各项光谱参数,推导了速率方程。表明3H4→3F4自发辐射跃迁几率很小,这一跃迁发射为一自终止系统。Tm3+离子3F4上粒子数主要来源于3H4+3H6→23F4的交叉弛豫过程。玻璃的荧光光谱表明,随着Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子3F4→3H6跃迁的1.8μm发光强度降低,而Ho3+离子5I7→5I8跃迁的2.0μm发光强度迅速升高,说明Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子和Ho3+离子间的能量转移作用逐渐加强。

Tm^3＋／Yb^3＋共掺碲镓酸盐玻璃上转换光谱研究

研究了808nm和977nm激光二极管泵浦下铥／镱共掺TeO3～Ga2O3-BaO-ZnO玻璃光谱特性并讨论了Tm^3＋离子浓度对上转换光谱的影响。在977nm激光二极管泵浦下，观测到Tm^3＋／Yb^3＋共掺碲镓酸盐玻璃强476nm上转换蓝色（^1G4→^3H6）和较弱的650nm上转换红色（^1G4→^3F4和^3F2．3→^3H6）荧光。分析表明476nm蓝光辐射为三光子吸收过程．650nm红光为双光子和三光子混合吸收过程；在808nm激光二极管泵浦下，上转换蓝色荧光为双光子吸收过程。实验发现．随Tm^3＋离子掺杂浓度的增加，Tm^3＋离子的上转换荧光强度也随之增加，当Tm2O3掺杂浓度超过0．2mol％时，荧光强度开始下降，出现明显荧光猝灭现象；当Tm^3＋为0．3mol％时，蓝光对红光的强度比为8倍。

掺Er^(3+)碲酸盐玻璃热稳定性的改进

制备了掺E r3+-TeO2-ZnO-N a2O-N b2O5和TeO2-PbO-B2O3系统玻璃,测定了玻璃的热稳定性和吸收光谱,在碲-锌-钠多组分玻璃中具有不同的玻璃转变温度Tg和开始析晶温度T x,按照H ruby's参数H R=(Tx-Tg)/(Tl-Tc);(Tx-T g)越大则玻璃稳定性越好,在TeO2-ZnO-N a2O系统玻璃中ZnO含量增加则(Tx-Tg)增大,加入少量(小于10%(摩尔分数))N b2O5,Pb0使(T x-Tg)变大,玻璃的热稳定性变好。

Er^(3+)离子掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质分析

用976 nm光激发测量了室温下掺Er3+碲酸盐玻璃的上转换发光,讨论了上转换发光机制.同时测量了掺Er3+离子碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱,发现掺Er3+离子碲酸盐玻璃的荧光半高宽可达80 nm,应用McCumber理论计算了1 531 nm处的受激发射截面可达0.75×10-20cm2.对Er3+离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较,发现了Er3+离子在碲酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.

Tm^(3+)-Yb^(3+)共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤的光谱特性

研究了Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤在980nm激光二极管激发下的可见与近红外光谱性质。室温下,Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃在480,800nm处观测到了很强的上转换发光,在650nm观测到一较弱的上转换发光,它们分别来自Tm3+离子的1G4→3H6,3H4→3H6和1G4→3F4跃迁;在1020,1810nm处观测到近红外发射,它们分别属于Yb3+离子的2F5/2→2F7/2跃迁和Tm3+离子的3F4→3H6跃迁。研究了其发光特性与Tm3+及Yb3+的浓度的依赖关系。此外,在980nm激光激发下,还观测到Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃光纤在1060,1470,1910nm附近的近红外发射。详细讨论了其发光机制,该材料可望用于制作蓝色上转换光纤激光器、S-波段光纤放大器以及在医疗诊断和遥感中有着广泛的应用的1.9μm光纤激光器。

Pr^(3+)/Yb^(3+)共掺氟锆酸盐玻璃的热分析

在对不同PbF2 含量的Pr3+/Yb3+共掺的ZBLAPN玻璃的差热分析后 ,发现含PbF2 大于 4.5 % (摩尔分数 )后 ,差热曲线上的析晶峰出现了分裂 ,经扫描电镜分析 ,含铅量高的玻璃中出现了分相 ,各相的含铅量不同 ,这引起玻璃热稳定下降。

1.55μm光纤放大器用掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性能研究

制备了TeO2-BaO(Li2O,Na2O)-La2O3掺铒碲酸盐玻璃系统,测量玻璃的密度、折射率和DSC曲线,以及玻璃的吸收光谱和荧光光谱.由测得的密度和折射率等参数,应用Judd-Ofelt理论和McCumber理论,计算出碲酸盐玻璃的各光学性能参数与受激发射截面.且从测得热稳定性能较好的TBLE3荧光发射谱图中得到该碲酸盐玻璃荧光半高宽(FWHM)为～60nm,σepeak×FHWM值高达～600,明显大于掺铒硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃,表明该种碲酸盐玻璃是光纤发大器用的理想基质材料.

PbO对Tm^(3+)/Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃三基色上转换发光的影响

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的PbO,研究了PbO对基质样品拉曼光谱以及Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。结果表明,随着PbO含量的增加,样品的最大声子能量下降比较明显,同时样品的声子态密度也有减小趋势;在975nm波长激光二极管(LD)激励下,随着PbO含量的增加,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换蓝光(480nm)、绿光(546nm)和红光(662nm)的发光强度都有明显增强,且PbO的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响。