一种新型铒镱共掺碲硅酸盐玻璃的光谱性质及荧光俘获效应研究

用高温熔制法制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硅酸盐玻璃样品,测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、上转换发光光谱及热稳定性。结果表明:这种玻璃具有较宽的荧光半高宽、较大的受激发射截面,较好的热稳定性。970 nm泵浦下该系列玻璃在可见光525,546和658 nm这3处存在明显的上转换现象,它们分别由Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2辐射跃迁产生。另外,测试和讨论了在不同样品厚度下玻璃的光谱特性,如荧光光谱、荧光寿命和上转换发光光谱等。结果表明,荧光俘获效应对Er3+离子1.5μm波段荧光及上转换发光都有着较大的影响,并随着玻璃厚度的增加而增大,导致测量值与实际值产生较大的偏差。

荧光俘获效应对Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺杂浓度相同而厚度不同的Er3+/Yb3+共掺杂碲钨酸盐玻璃样品,测量了样品的吸收光谱和970nmLD激发下的Er3+离子1.5μm发射的荧光光谱和荧光寿命,计算了Er3+离子的发射截面,研究了荧光俘获效应对Er3+离子1.5μm发射的光谱性能的影响。结果表明,样品中Er3+离子存在很强的荧光俘获效应,且荧光俘获效应随样品厚度的增加而增强。荧光俘获效应使测得的荧光寿命比计算的自发辐射寿命要长,随样品厚度的增加,Er3+离子1.5μm发射的荧光寿命增加;其荧光有效线宽Δλeff与次峰值强度和主峰值强度的比值Is/Ip也增加,且Δλeff与Is/Ip存在很好的线性关系。首次提出采用Er3+1.5μm波段荧光谱的次峰值强度和主峰值强度的比值Is/Ip与从McCumber理论计算得到的次峰值发射截面和主峰值发射截面的比值(σes/σep)的差值或比值来判断基质中Er3+1.5μm波段荧光俘获效应强弱的方法。

掺铒铋基玻璃的荧光俘获和浓度猝灭效应研究

用高温熔融法制备了系列掺铒铋硼锗酸盐玻璃,测试分析了不同铒离子掺杂浓度下玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。结果显示,掺铒铋硼锗酸盐玻璃中存在着强烈的荧光俘获和浓度猝灭效应。随着铒离子掺杂浓度的增加,1.53μm波段荧光谱展宽,1560 nm波长处荧光次峰相对增强。对此用一个等效的四能级模型予以了定性分析。同时,随着铒离子掺杂浓度的增加,4I13/2能级荧光寿命和1.53μm波段荧光强度呈现出先增加后减小趋势。依据Dexter能量转移理论,计算了该玻璃系统中铒离子发生浓度猝灭的临界距离R0及相互作用参数CEr-Er,并与其它玻璃基质进行了比较。

荧光俘获效应对掺铒氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了Er3+离子在1·53μm处的吸收截面(σa)、发射截面(σe)、自发辐射跃迁概率(Arad)、辐射跃迁寿命(τrad)、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0·1mol%Er2O3)下,荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中,使得荧光寿命(τf)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大,导致碲酸盐和磷酸盐玻璃中τf分别增加11%—37%和6%—17%,FWHM分别增加15%—64%和11%—55%,使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM)也相应被估高.由于铒离子在碲酸盐玻璃中在1·53μm处吸收和发射截面重叠面积较大,加之铒离子在前者基质中的发射截面高于后者,使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃.

掺铒铋酸盐玻璃和掺铒碲酸盐玻璃的荧光俘获和浓度猝灭效应

用高温熔融法制备了系列掺铒铋酸盐和碲酸盐玻璃,用分光光度计测试吸收光谱.并用荧光光谱仪测试了不同铒离子掺杂浓度时玻璃样品的荧光光谱和荧光寿命。结果显示:掺铒后。铋酸盐玻璃和碲酸盐玻璃中存在着强烈的荧光俘获和浓度猝灭效应。随着玻璃中铒离子掺杂浓度的增加,1.53μm波段荧光谱展宽,1560 nm波长处荧光次峰增强,但相对于铋酸盐玻璃,碲酸盐玻璃具有更为强烈的荧光俘获效应。同时,随着铒离子掺杂浓度的增加,~4I_(13/2)能级荧光寿命和153μm波段荧光强度呈先增加后减小趋势。根据Dexter能量转移理论,计算并分析比较了这2种宽带玻璃系统中铒离子发生浓度猝灭的临界距离R_0及相互作用参数C_(Er-Er)。

不同铒离子掺杂浓度下碲酸盐玻璃荧光特性研究

测试了掺铒碲酸盐玻璃的荧光特性,研究了~4I_(13/2)能级上Er^(3+)离子的荧光谱、荧光强度和荧光寿命.研究显示,掺铒碲酸盐玻璃中存在着强烈的荧光俘获效应和浓度猝灭效应.荧光俘获效应使得荧光谱中的各谱线成分相对强度随着Er^(3+)离子掺杂浓度的增加发生改变,从而导致荧光谱主峰的变迁和荧光谱的展宽.Er^(3+)离子间的协作上转换引起的能量转移,使得荧光强度在较高掺杂浓度下发生猝灭.同时,荧光俘获效应和浓度猝灭效应的相互作用,导致荧光寿命随着Er^(3+)离子掺杂浓度的增加呈现出先增大后减小的变化趋势.

掺Yb^(3+)激光玻璃光谱特性研究

采用高温熔融工艺制备了Yb3+掺杂激光玻璃。测试了玻璃的吸收光谱和发射光谱,计算了Yb3+的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命等参数。玻璃光谱曲线表明:吸收主峰位于975.35 nm,在900~962 nm范围内有一较为弥散的吸收次峰,中心波长为939.17 nm;荧光主峰位于977.15 nm,荧光次峰位于997.42 nm;随着样品厚度的增加,荧光次峰强度和荧光主峰强度在增大,荧光次峰波长和荧光主峰波长向长波方向移动;荧光有效线宽从34.64 nm增大到54.50 nm;荧光寿命由1.04 ms减小为1.00 ms。

掺Yb^3＋硅酸盐玻璃的光谱和激光性能

研究了掺Yb^3＋硅酸盐玻璃的吸收光谱和发射光谱，测量的荧光寿命为1．02ms，计算和探讨了Yb^3＋的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命随样品厚度的变化趋势。激光性能评估表明，掺Yb^3＋硅酸盐玻璃具有小的激发态最小粒子数（0．087），较小的最小泵浦强度（3．11／kw·cm^-2）和较大的激光增益系数（2．66pm^4·ms），是较为理想的掺Yb^3＋激光材料。

Yb^(3+)掺杂铋酸盐玻璃的发光特性

研究了Yb^(3+)掺杂铋酸盐玻璃的发光特性参数,讨论了Yb^(2+)、Bi^(3+)等缺陷淬灭中心与Yb^(3+)之间的能量转移。对于已优化的基质组成,在荧光寿命没有大幅下降的前提下,玻璃中Yb^(3+)近红外波段的发射截面明显增大,吸收截面减小,激光增益能力和饱和抽运强度均得到提高。采用有效的除羟基工艺,玻璃中不会产生比磷酸盐玻璃中更为严重的Yb^(3+)发光淬灭效应,但铋酸盐玻璃中还可能存在Yb^(2+)、Bi^(3+)等价态不稳定的缺陷淬灭中心。