Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺透明磷酸盐微晶盐玻璃上转换发光性能

采用熔融冷却法制备了掺杂不同比例Yb^(3+)和Tm^(3+)的磷酸盐玻璃,通过在630℃保温1 h得到透明的微晶玻璃,对样品进行XRD测试,表明析出的晶体为Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_(4))_(3),通过Jade6.0计算和TEM分析,其晶粒尺寸均在20~40 nm之间,小于可见光波长,透过率光谱表明,经过热处理之后微晶玻璃仍保持70%以上的透过率。研究了前驱体玻璃和微晶玻璃在980 nm LD泵浦下的上转换荧光光谱,微晶玻璃的上转换效率明显高于前驱体玻璃,在上转换荧光光谱中,475 nm处发射强烈的上转换蓝光,654 nm处发射微弱的红光,795 nm处发射较弱的红外光。随着Yb^(3+)掺杂浓度的增加其上转换效率先增大后减小,Yb^(3+)的掺杂浓度为0.9%时,产生浓度猝灭现象。通过分析上转发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,在Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺的磷酸盐微晶玻璃中,上转换蓝光、红光和红外光的发射均为双光子过程。解释了Yb^(3+)和Tm^(3+)在磷酸盐微晶玻璃中的上转换发光机制。利用CIE1931计算,可知Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺磷酸盐微晶玻璃的上转换发光色度坐标落在了蓝光区域,有望用在光学储存、全色显示、蓝色防伪、蓝光激光玻璃等领域。

微型化LD泵浦Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14mJ,重复频率10Hz,泵浦脉宽5ms时,获得了单脉冲能量480μJ,脉宽5ns,峰值功率大于20kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃陶瓷的发光性质研究

采用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺杂的磷酸盐玻璃陶瓷,测试和分析了其吸收光谱和975nm泵浦下的上转换和近红外发射光谱。X射线衍射(XRD)测试表明,玻璃陶瓷中的晶粒组成为Mg2P2O7,尺寸为30~40nm。根据Judd-Ofelt(J-O)理论、McCumber理论和Fuchtbauer-Ladenburg(F-L)方程等方法,分别计算了基质玻璃和玻璃陶瓷中的强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+在1540nm附近的吸收截面和受激发射截面。讨论了Er3+在基质玻璃和玻璃陶瓷中的上转换和近红外发光特性。

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃平面波导

研制一种新型的Er3+ Yb3+共掺磷酸盐激光玻璃材料,在其上用离子交换方法进行平面光波导制作研究。实验表明,该玻璃在AgNO3+KNO3+NaNO3混合熔盐中具有良好的化学稳定性,为平面光波导放大器的制作提供了实验依据。

共掺Er^(3+):Yb^(3+)磷酸盐玻璃光波导激光器的发展

介绍了共掺Er3+:Yb3+的磷酸盐玻璃光波导激光器的特点、能级结构、激光器的速率方程、传输方程和光波导的制作方法;同时还介绍了共掺Er3+:Yb3+的磷酸盐玻璃光波导激光器的国内外研究的进展状况及其发展趋势。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂磷酸盐微晶玻璃的光谱性质

采用高温熔融法生长了Er3+/Yb3+共掺杂的磷酸盐微晶玻璃,测量了微晶玻璃室温下的吸收光谱。由此吸收谱,根据Judd-O felt理论,计算了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的强度参数、自发辐射几率、荧光分支比等光谱参数,得到了吸收截面曲线,并根据M cCumber理论得到1 540 nm附近的积分发射截面。样品的强度参数为Ω2=6.33×10-20cm2,Ω4=1.41×10-20cm2,Ω6=1.09×10-20cm2。1 540 nm对应的积分发射截面峰值为1.8×10-20cm2。另外,还测量了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃在980 nm激发下的上转换光谱,讨论了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的上转换发光和能量传递过程。

Yb^(3+)-Er^(3+)共掺硼磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

以Yb3+-Er3+共掺的B2O3 -P2O5 -MO-R2O-Al2O3 (M=Zn,Ca,Sr,Ba;R=Li,Na,K)玻璃系统为研究对象,分别分析了B2O3 的含量以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的光谱性质的影响.研究结果表明,随着B2O3 含量的提高,玻璃的自发辐射跃迁几率降低,辐射寿命增长,但吸收截面、相应的积分吸收截面和发射截面减小,玻璃的折射率在B2O3 含量为15% (摩尔分数)时达到极小值.随着修饰体阳离子场强的升高,吸收截面和发射截面有增大趋势.

掺Er^(3+)镓磷酸盐玻璃的光学性质

利用熔融淬火法制备了摩尔分数为40.8Ga2O3-58.0NaPO3-1.2Er2O3掺Er3+镓磷酸盐玻璃,测试并研究了样品中Er3+的吸收光谱、1.5μm发射光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子强度参量Ωt(t=2,4,6)及自发辐射概率、荧光分支比、自发辐射寿命.结果表明,Er3+1.5μm发射光谱半峰全宽达到40 nm.同时,利用McCumber方法计算了Er3+4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面,峰值达到6.10×10-21cm2,测定了Er3+4I13/2能级荧光寿命为4.88 ms,4I13/2能级量子效率为56.3%.

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.

Er^(3+)∶Yb^(3+)∶Tm^(3+)共掺硼硅酸盐玻璃光致发光温度特性和能级劈裂

高温固相烧结法制备了Er3+∶Yb3+∶Tm3+共掺硼硅酸盐玻璃.在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品在300～573 K下光致发光谱强度随温度的变化,讨论了室温时上转换绿光和红光等波段的光谱劈裂.分析了Er3+,Yb3+和Tm3+之间的能量传递机制.研究结果表明,当温度升高时,Er3+∶Yb3+∶Tm3+共掺硼硅酸盐玻璃的481 nm蓝光、517和534 nm绿光、以及657 nm红光等光致发光强度单调下降,在490 K时几乎消失.但900 nm左右的近红外光谱则随温度的升高而持续增强,而且其中心波长向短波方向移动.在室温时,光谱劈裂明显,高温时劈裂逐渐消失.

二价碱土金属氟化物对Er^(3+)/Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺氟氧锗酸盐玻璃热稳定性和光谱特性影响的研究

制备了分别含有MgF2,CaF2,SrF2或BaF2的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氟氧锗酸盐玻璃试样和包含BaF2纳米晶的玻璃陶瓷试样,所制备试样均具有良好的透光性。对试样的热稳定性和上转换发光特性进行了研究。通过分析试样的吸收光谱发现,随着所含二价阳离子原子量的增大,试样的紫外吸收截止波长明显向短波方向移动。结果显示:通过改变所含二价碱土金属离子的种类能够对激发光的颜色进行调节,特别值得关注的是Mg2+的影响;结果证实:通过对包含二价碱土金属的玻璃进行微晶化处理或者增加二价碱土金属的含量均能提高上转换发光的强度。

Er-Yb共掺磷酸盐波导激光器中的Er-Yb能量传递研究

对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃波导激光器进行理论研究,弄清Er-Yb能量传递的作用。利用重叠积分方法,对Er-Yb共掺系统的速率方程及激光器中信号光和泵浦光的传输方程进行求解,在980 nm的泵浦光作用下对光波导激光器中Er-Yb能量传递过程的影响做了详细研究,讨论了Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出特性的影响。计算结果表明:Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出功率的影响不明显。Yb^(3+)离子在Er^(3+)-Yb^(3+)共掺系统中起化解Er^(3+)离子"团簇"、提高泵浦效率的作用。

Tm^(3+)/Yb^(3+)/Er^(3+)共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性

利用熔融法制备了Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃.在980nm LD激发下,研究了Tm3+离子和Er3+离子之间的能量传递和Tm3+离子的上转换荧光,分析了Tm3+离子的上转换机理,发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于1 G4→3 H6的跃迁,而红色上转换荧光是双光子过程对应于1 G4→3 F4的跃迁.比较不同掺杂摩尔分数的样品的荧光强度,发现Tm3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.2%.

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究

制备了以P2O5,Nb2O5,Na2O,Ga2O3为基质的Er3+／Yb3+共掺铌磷酸盐玻璃样品,差热分析显示其转变温度高达560℃,表明PNNG玻璃具有较高的热稳定性和离子交换特性。应用Judd-Ofelt理论计算了PNNG玻璃中Er3+离子的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参量。同时利用McCumber原理研究了PNNG玻璃在1.53μm处的受激发射截面和带宽,其值分别为σe(λ)=6.9×10-21cm2,△λ=55.7nm,结果表明重金属氧化物Nb2O5的加入提高了PNNG玻璃的折射率,从而提高了玻璃的发射截面和带宽,改善了光学特性。

Er^3＋/Yb^3＋/Tb^3＋共掺氟氧锗酸盐玻璃上转化发光性质及机理研究(英文)

在980nm激发下,研究了Er3+、Yb3+和Tb3+单掺或共掺氟氧锗酸盐玻璃的上转换发光性质和机理.室温下,观察到了强的绿色和红色上转换发光,其发光中心位于524、546和658nm处,分别对应于Tb3+离子的5D4→7FJ(J=5和0)和Er3+离子的(2H11/2、4S3/2和4F9/2)→4I15/2跃迁.研究了TbF3、YbF3掺杂浓度以及激光功率对上转换发光强度的影响,讨论了Er3+、Yb3+和Tb3+之间的能量传递和上转换机理.

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。

单频光纤激光器用掺镱硼磷酸盐玻璃的光谱特性研究

为开展1.06μm单频光纤激光器研究,该文详细研究了高掺杂Yb2O3硼磷酸盐玻璃(P2O5-B2O3-Al2O3-Li2O)的光学光谱特性,有效解决了影响掺Yb2O3玻璃材料1.06μm激光输出的关键问题:增加Yb2O3溶解度、扩展荧光带宽和提高荧光寿命。实验表明Yb2O3在硼磷酸盐玻璃中具有极高的溶解度,可达12 mol%;通过在磷酸盐玻璃中引入B2O3显著增加了Yb3+离子荧光带宽,提高了1.06μm处的荧光强度;随玻璃中Yb2O3含量增加,Yb3+离子在1.06μm处发射截面由0.26×10-21cm2增加到0.33×10-21cm2。采用改进的反应气氛法去除玻璃体中的OH-,使Yb3+离子2F5/2能级荧光寿命由0.14 ms提高到2.05 ms。研究结果表明高掺杂Yb2O3的硼磷酸盐玻璃是1.06μm单频光纤激光器优质的增益材料。

基于气炼法Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃制备及光谱特性的研究

提出利用气炼法制备Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃,通过增加辅助加热装置来控制Yb^(3+)和Yb^(2+)离子间的转化过程,并对不同条件下制备的Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃的吸收特性和发射特性进行了研究。由于Yb2+离子的4f^(14)→4f^(13) 5d能级跃迁,经过辅助加热制备的Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃有着更强的吸收强度和更多的吸收峰,并且其吸收光谱的尾部向更长波长延伸,同时也可观察到Yb^(3+)离子典型的吸收特性。经过辅助加热制备的Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃的主发射峰位于530 nm左右,经色作标换算得到所制备玻璃的色坐标为(0.332 2,0.476 7),落在白光区域。研究结果表明,所制备的Yb^(2+)/Yb^(3+)共掺石英玻璃是一种白光LED的潜在材料。

Er^(3+)单掺和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3+/Yb3+共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命。计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb3+与Er3+近红外发射强度比值变化情况及Er3+→Yb3+的反向能量传递机理。结果表明:Er3+单掺玻璃系统在1.53μm附近的最大发射带宽可达90 nm;适量的Yb3+引入到掺Er3+玻璃中,可有效地减小Er3+:4I13/2能级的消布居速率,提高Er3+:4 I13/2→4 I15/2的发射强度和Er3+:4 I13/2能级的寿命。

OH^-对掺Er^3＋/Yb^3＋钡镓锗玻璃发光的影响及除水研究

钡镓锗玻璃是一种优质的红外发光材料,而钡镓锗玻璃中少量OH-的存在严重影响玻璃的结构并劣化了玻璃的发光性能.实验研究了在原料中引入氟化物除水和在引入氟化物的基础上进行反应气氛法除水两种方法对Er3+/Yb3+共掺钡镓锗玻璃上转换发光、1.53μm发光的影响,采用F rster-Dexter半经验简化模型分析了OH-和Er3+之间的能量转移几率.结果表明:在引入氟化物的基础上进行反应气氛法除水可以将玻璃中的OH-浓度降低到原来的1/11;随OH-浓度的降低,上转换荧光比1.53μm发光增强更明显,545nm绿光增强了2.8倍;OH-和Er3+之间的能量转移常数为1.75×10-19cm4/s,该值比磷酸盐玻璃中OH-和Er3+之间的能量转移常数稍大.