掺WO_(3)对碲酸盐玻璃热稳定性改善和Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性能的研究

为得到热稳定性能良好且高强度发光的碲酸盐玻璃,通过在TeO_(2)-ZnO-Na_(2)O系统中掺入WO_(3),以提高玻璃的抗析晶和热稳定性能。研究结果表明,碲酸盐玻璃的ΔT从不掺WO_(3)的110℃增加到了WO_(3)含量为20 mol%时的142℃。在热稳定性研究的基础上,进一步分别研究了单掺Er^(3+)和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺的碲钨酸盐玻璃的光谱性质。研究结果表明,在Er^(3+)/Yb^(3+)共掺条件下,Er^(3+)/Yb^(3+)之间的能量传递提高了Er^(3+)离子对980 nm泵浦光的吸收效率,增强了1.5μm波段发光强度,最终得到了具有高强度1.5μm波段发光的Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃,初步证明共掺方式是实现1.5μm波段高强度发光的有效方法。

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。

Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃的能量传递与频率上转换发光

在970nm LD激发和Er^(3+)离子浓度几乎不变情况下,研究了Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃中的能量传递和其上转换发光特性。结果表明:随掺Yb^(3+)浓度的增加,Yb^(3+)件/Er^(3+)间能量传递效率也增加,其值在0.52到0.60之间。在Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃中观察到峰值分别位于533,547nm和668nm的上转换绿光和红光,它们分别来源于Er^(3+)离子2~H_(11/2)→~I_(15/2)(533 nm),~S_(3/2)&→~4I_(15/2)(547 nm)和~4F_(9/2→~4I_(15/2)(668 nm)辐射跃迁。上转换红光和绿光均为双光子过程,且随Yb^(3+)离子掺杂浓度的增加,上转换红绿光强度和其强度比值I_r/I_g也增加,这被认为是与激发态Er^(3+)与激发态Yb^(3+)之间的能量传递过程有关。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质(英文)

制备了Er3 +/Yb3 +共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO2-WO3-RmOn(RmOn=PbO,BaO,La2O3,Bi2O3),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO3的目的是为提高基质的声子能量,使Er3 +离子4I13/2→4I15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高4I13/2能级上的Er3 +离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO3也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO4、TeO3、WO4和WO6结构体。周围环境的不对称性导致Er3 +在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er3 +在70TeO2-20WO3-10Bi2O3玻璃中4I13/2→4I15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77 nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σpeak)为1.03×10-20cm2。其FWHM×σpeak乘积远大于掺Er3 +的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。

掺铒碲钨酸盐玻璃及其平面波导

研制了一种用于宽带波导放大器的掺铒碲钨酸盐激光玻璃材料,对玻璃热稳定性、光谱性质进行了表征,并在其上采用离子交换法制作了平面光波导.掺铒碲钨酸盐玻璃的转变温度Tg和析晶开始温度Tx分别为377.1和488.5℃;荧光半高宽为52nm;应用McCumber理论,计算得出Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁在峰值波长1532nm的受激发射截面为0.91×10-20cm2. 不同条件下制作了在632.8nm处多模的平面光波导,通过拟合得到Ag+离子在300℃的有效扩散系数De为2.82×10-16μm2,活化能Q为149.7kJ/mol.研究结果表明掺铒碲钨酸盐玻璃具有较好的热稳定性、优良的光谱性能和离子交换性能,有望成为宽带放大的集成光学材料.

引入P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质

为克服碲酸盐玻璃中Er3+的4I11/2-4I13/2无辐射速率较小,不利于980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大的缺点,在TeO2-WO3-Li2O玻璃中引入了P2O5组分。考察P2O5摩尔分数对Er3+的1.5μm红外发射、红绿光上转换发光及4I13/2能级寿命的影响。利用J-O理论对不同P2O5摩尔分数玻璃样品的吸收光谱进行分析,得到各能级辐射跃迁几率,计算了Er3+在样品中4I13/2能级辐射跃迁寿命。重点研究了不同样品中Er3+的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率随P2O5摩尔分数的变化,可以看出在含6%P2O5玻璃中Er3+的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率约为不含P2O5玻璃中的3.5倍,同时1.5μm红外发射效率略有提高,另外红绿光上转换发射得到了抑制。因此,含P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃更有利于在980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大。

掺铒碲钨酸盐玻璃光谱性质的研究

合成了不同浓度Er3+掺杂的TeO2-WO3-Li2O体系玻璃(TWglasses),详细研究了掺杂浓度对这种碲钨酸盐玻璃光学特性的影响。计算了Judd-Ofelt(J-O)强度参数,研究了掺杂浓度对1.5μm发射带宽的影响,及不同掺杂浓度下Er3+的4I11/2-4I13/2和4I13/2-4I15/2无辐射跃迁过程。实验得到了在TW玻璃中Er3+的4I13/2-4I15/2跃迁的浓度猝灭速率约为0.8×10-18cm3.s-1,这对寻求Er3+在碲钨酸盐玻璃中的合理掺杂浓度有一定的参考意义。实验发现Er3+的4I11/2-4I13/2无辐射弛豫速率在这种玻璃体系中约是不含WO3的碲酸盐玻璃中的2倍,说明含WO3的掺铒碲钨酸盐玻璃更有利于在980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大。

碲钨酸盐玻璃热学性能和结构的研究

针对Na2O-TeO2-WO3体系碲钨酸盐玻璃进行了研究,绘制了该体系完整的成玻区,利用DSC和Raman测试分析了该系玻璃的热稳定性及结构。拉曼测试表明,随着WO3含量的增加,921—951 cm-1处的拉曼谱带强度逐渐变强,且WO3/Na2O值的不同影响该拉曼峰出现的位置;玻璃体系中随着Na2O含量的增加,存在TeO4(tbp)向TeO3(tp)的转变。碲钨酸盐玻璃热稳定性好,成玻区域宽,声子能量比碲酸盐玻璃高,适合作为稀土掺杂宽带光纤放大器的基质材料。

钨酸盐玻璃的红外与拉曼光谱研究

钨酸盐玻璃因具有光色、电色现象及铁电性等而引起了人们的广泛关注。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究

制备了Er3+ 和Yb3+ 共掺的碲钨酸盐玻璃样品 6 5TeO2 2 5WO3 10RmOn(RmOn =PbO ,BaO) ,(6 5 +x)TeO2 (2 5 x)WO3 10La2 O3(x=0 ,5 ,10 ) ,(6 0 +x)TeO2 (30 x)WO3 10Bi2 O3(x =0 ,5 ,10 ) .测试了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命及热稳定性能 .结果表明除含Bi2 O3的碲钨酸盐玻璃外 ,其余玻璃样品均没出现析晶开始温度 (Tx) ,说明碲钨酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料 .应用Judd Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t =2 ,4 ,6 ) ,研究表明Ω2 在碲钨酸盐玻璃中主要受到Er O键的共价性的影响 ,而Er3+ 离子周围配位场的非对称性影响可以忽略 .测得了Er3+ 在 1 5 μm发射谱的荧光半高宽 (FWHM =71— 77nm )和Er3+ 的4 I1 3 2 能级寿命 (τm =3— 3 .4ms) .应用McCumber理论计算了Er3+ 在 1. 5 μm处的受激发射截面 (σpeak=0 . 6 8— 1. 0 3× 10 - 2 0 cm2 ) .比较了Er3+ 在不同玻璃基质里的 1. 5 μm荧光带宽和发射截面 ,研究结果表明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的理想基质材料 .

Er^(3+)单掺和Er^(3+)/Yb^(3+)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。

宽带光放大器用掺Er^(3+)碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er3 + 的TeO2 WO3 ZnO ZnF2 (TWZOF)玻璃 ,测量了Er3 + 在玻璃中的吸收光谱和 970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命 ,分别采用J O理论和McCumber理论计算了Er3 + 离子的J O强度参量Ωt(t=2 ,4 ,6 )和其 1.5 μm发射的吸收截面和发射截面 ,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2 含量的关系。结果表明 ,Er3 + 在TWZOF玻璃中具有较大的 1.5 μm发射截面 ,其峰值发射截面为 0 .86 pm2 ;同时 ,Er3 + 在TWZOF玻璃中具有很大的 1.5 μm发射带宽 ,所得半峰全宽在 6 8～ 83nm之间 ;Er3 + 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2 值和较大的Ω6值 ,且随ZnF2 含量的增加 ,Ω2 和Ω6均增大 ;Er3 + 离子 1.5 μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2 含量的增加而增加。

WO3含量对Tm^3＋掺杂TeO2-WO3-La2O3玻璃热学性能及光谱性质的影响

研究了(90-x)TeO2-xWO3-9La2O3-1Tm2O3(x=10、20、30(mol%))玻璃(以下简称TWL玻璃)的热学性能和光谱性质.研究发现WO3的增加可以提高TWL玻璃的热稳定性,降低玻璃的热膨胀系数.WO3含量为30mol%时,玻璃化转变温度Tg达457℃,DTA曲线上无析晶开始温度Tx,且热膨胀系数降为1.224×10-5/℃(30~300℃).玻璃的最大声子能量随WO3的增加而略微增大.用J-O理论计算了Tm3+离子在TWL玻璃中的光谱参数和部分能级的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命.用M cCumber理论计算了Tm3+离子3F4→3H6跃迁的受激发射截面,在60TeO2-30WO3-9La2O3-1Tm2O3玻璃中,Tm3+离子的最大受激发射截面达到9.6×10-21cm2.研究结果表明,60TeO2-30WO3-10La2O3玻璃具有优良的热学性能和光谱性质,是一种实现~2.0μm激光输出的理想玻璃基质材料.

Er^(3+)掺杂TeO_2-WO_3-ZnO玻璃的发光性质(英文)

制备了不同组成和掺Er3+ 量的TeO2 WO3ZnO(TWZ)玻璃样品 ,测量了样品的吸收光谱和 970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命。对制得的Er2 O3掺杂摩尔分数为 0 .6%的玻璃样品 ,由吸收光谱测得的 1.5 μm峰值吸收截面及计算的受激发射截面分别为 0 .74～0 .77pm2 和 0 .86～ 0 .90pm2 ,且玻璃的组成对其影响很小 ;Er3+ 在摩尔组成为 75TeO2 2 0WO35ZnO的TWZ玻璃中具有较大的荧光发射半高宽 (fullwidthathalfmaximum ,FWHM) ,且随掺Er3+ 量的增加 ,Er3+ 1.5 μm发射荧光强度和FWHM总体呈增加趋势 ,实验得到掺Er3+ 量为 3 .3 4× 10 2 0 /cm3时的FWHM为 80nm。研究同时发现Er3+

Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂TeO_2-WO_3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb3+/Er3+共掺杂的TeO2 WO3 ZnO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、荧光寿命和上转换光谱。计算了Yb3+/Er3+间的能量传递效率和Er3+离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb3+掺杂浓度间的关系。结果表明,Yb3+共掺杂可明显提高Er3+离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb3+离子的最佳掺杂浓度为Er3+离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm3左右。Er3+离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb3+掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强。

WO_3对掺铒碲酸盐玻璃的光谱性质的影响

为了满足光通信技术发展对光放大器材料的带宽要求,采用固相法制备了掺铒碲钨酸盐玻璃,研究了其光谱性质和热稳定性。用Judd-Ofelt理论计算了光谱的强度参量,根据McCumber理论计算了受激发射截面,其最大受激发射截面为1.85×10^(-20)cm^2,荧光半峰全宽最大值为104nm;用差热法分析了玻璃的热稳定性,析晶温度和转变温度之差最大值为131℃。结果表明,掺铒碲钨酸盐玻璃是一种良好的宽带放大器材料。

Cul-Cu_2O-WO_3(MoO_3)快离子导电玻璃的ESR研究

本文报道了CuI-Cu_2O-Wo_3(MoO_3)快离子Cu^+导电玻璃在室温下的顺磁共振吸收谱。实验结果表明玻璃的顺磁共振吸收主要由W^(5+),W(3+),和Mo^(5+),Mo^(3+)以及Cu^(2+)离子引起。W^(5+),W^(3+),Mo^(5+)和Mo^(3+)离子均处于对称的四面体中,且W^(3+)和Mo^(3+)离子表现出强烈的d^6离子的高自旋态的吸收特征。Cu^(2+)离子的吸收谱则可用四方畸变的八面体场作用来解释。铜含量较低时吸收以W^(5+),W^(8+),Mo^(5+),Mo^(8+)为主,随着铜含量的增加,Cu^(2+)离子吸收变得显著。

高密度TeO_(2)-Gd_(2)O_(3)-WO_(3)闪烁玻璃颜色调控的研究

采用传统高温熔融法制备了不同玻璃组成的碲钆钨酸盐玻璃(TeO_(2)-Gd_(2)O_(3)-WO_(3)),通过紫外-可见分光光度计研究了碲钆钨酸盐玻璃在分别固定Gd_(2)O_(3)浓度为10 mol%(xTeO_(2)-10Gd_(2)O_(3)-(90-x)WO_(3))和20 mol%(yTeO_(2)-20Gd_(2)O_(3)-(80-x)WO_(3))时,玻璃光学透过性随WO_(3)浓度和熔制温度的依赖关系,并借助光碱度理论进行了解释。结果表明,xTeO_(2)-10Gd_(2)O_(3)-(90-x)WO_(3)玻璃随着玻璃中WO_(3)浓度由0 mol%增加到60 mol%,碲钆钨酸盐玻璃的颜色由浅黄(低于20 mol%)逐渐变为深棕色(40~60 mol%)。另一方面,yTeO_(2)-20Gd_(2)O_(3)-(80-y)WO_(3)(y=40)玻璃随着玻璃熔制温度从1000℃升高到1200℃,碲钆钨酸盐玻璃的颜色从浅黄(低于1050℃),变为深棕色(1100℃)甚至黑色(1200℃)。这种颜色变化是由于随WO_(3)浓度升高,玻璃的光碱度单调增加,导致玻璃截止吸收边红移及玻璃光学透过率降低的共同作用效果。

WO3对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了掺铒碲钨酸盐玻璃(80-x)TeO2-(10+x)WO3-8BaO-2Na2O-0.5Er2O3(x=0,5,10,15,20)玻璃,研究了WO3对掺铒碲钨酸盐玻璃的光谱性质.研究发现:随着WO3含量的增加,Ω4,Ω6先增加后减小,受激发射截面也是先增加后减小,而Ω2的变化则相反.由McCumber理论计算了掺铒碲钨酸盐玻璃在1.5μm的受激发射截面,其最大受激发射截面为0.96×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2的跃迁发射荧光光谱的最大荧光半高宽为82 nm.同时,实验发现,在976 nm抽运下,掺铒碲酸盐玻璃存在较强的荧光上转换现象,随WO3含量的增加,上转换荧光强度呈降低的趋势.

Ce^(3+)对Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-WO_3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃中引入Ce^(3+),研究了Ce^(3+)对Er^(3+)1·5μm发射性能及其上转换发光性能的影响。结果表明,随Ce^(3+)浓度的增加Er^(3+)1·5μm波段的荧光强度先增强后降低,优化的Ce^(3+)掺杂浓度在2·07×10^(20)/cm3左右;1·5μm波段的荧光寿命则随Ce^(3+)浓度的增加有轻微降低,从3·4ms降到3·0ms,但Ce^(3+)浓度的增加对1·5μm波段的荧光半高宽基本无影响;Er^(3+)/Ce^(3+)间的交叉弛豫Er^(3+)(4I11/2)+Ce^(3+)(2F5/2)→Er^(3+)(4I13/2)+Ce^(3+)(2F7/2)使玻璃的上转换发光强度大大降低,但在过高的Ce^(3+)浓度下,Er^(3+)/Ce^(3+)间的另一交叉弛豫Er^(3+)(4I13/2)+Ce^(3+)(2F5/2)→Er^(3+)(4I15/2)+Ce^(3+)(2F7/2)则使Er^(3+)4I13/2能级粒子数减少,导致1·5μm波段荧光强度和荧光寿命降低.