Sol-gel法制备Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Al_2O_3粉末光致发光特性

采用异丙醇铝 [Al(OC3H7) 3]为前驱体 ,溶胶 凝胶 (Sol gel)法制备Er3+ Yb3+共掺杂Al2 O3粉末 实验结果表明 :90 0℃烧结的粉末为固溶Er3+、Yb3+的γ (Al,Er,Yb) 2 O3相和少量θ (Al,Er,Yb) 2 O3相的混合物 Er3+ Yb3+共掺杂Al2 O3粉末具有中心波长为 1.5 33μm的光致发光 (PL)特性 1mol %Er3+和 1mol%Yb3+共掺杂的Al2 O3粉末的PL强度较 1mol %Er3+掺杂提高 2倍 ,半峰宽从 5 3nm增加到 6 3nm 随泵浦功率的提高 。

Er^3＋-Yb^3＋共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

报道了Er3+-Yb3+共掺杂光纤作为增益介质的环型腔光纤激光器。利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整泵浦功率,调节偏振控制器的状态,实现了连续基波锁模和高阶谐波锁模两种稳定的锁模运转状态。其中连续基波锁模重复频率15.89 MHz,中心波长为1.557 nm,光谱宽度为9.9 nm。二阶谐波锁模重复率为31.79 MHz,三阶谐波锁模脉冲重复率为46.99 MHz。观察到了调Q锁模和调Q脉冲序列,给出了各种运转状态的实验结果并对多种锁模机理作了简要的分析。

Li^+共掺杂对Er^(3+)-Yb^(3+):TiO_2紫外、可见和红外发光同步增强研究(英文)

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Li+共掺杂的Er3+-Yb3+∶TiO2粉末。976 nm激光激发下在波长350~1700 nm范围内观察到了紫外、蓝色、绿色和红色上转换发光和红外下转换发光。随着Li+共掺杂浓度由0增大到20mol%,Er3+-Yb3+∶TiO2的紫外、可见和红外发光强度同步增强。低Li+共掺杂浓度引起的Li+固溶以及高Li+共掺杂浓度引起的相变过程相继破坏了Er3+的晶体场对称性,导致紫外、可见和红外发光显著增强。结果表明共掺杂Li+是一种提高Er3+掺杂材料发光性能的有效方法。

试验优化设计Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd_2Ti_2O_7上转换发光特性

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末,通过试验优化设计的理论建立了Er^(3+)-Yb^(3+)掺杂浓度与发光强度的回归方程,利用遗传算法优化计算出方程的最优解Er^(3+)、Yb^(3+)掺杂浓度分别为5.60%(物质的量分数)和13.43%。Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末为单一面心立方Gd2Ti2O7相结构,随Yb^(3+)共掺杂浓度增加,X射线衍射峰逐渐向高角偏移。在976 nm激光激发下,Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7获得了分别对应于Er^(3+)的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的绿色和红色上转换发光,且绿色和红色发光均为双光子吸收过程。研究了最优样品上转换发光与温度之间的关系,发现绿色上转换发光具有优良的温度传感特性,对红色上转换发光的温度猝灭进行了解释。

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂ZnO粉末的上转换发光特性

采用高温氧化法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZnO粉。通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了成分和组织结构分析,发现样品主要由ZnO和YbF3组成。在ZnO中测量到少量Er3+和Yb3+,而YbF3中无Er3+,故发光主要是由ZnO产生的。在980nm半导体激光器的激发下,观察到由处于激发态能级4F9/2,4S3/2,2H11/2和2H9/2的Er3+离子向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为658,538,522和409nm的上转换发光。在488nmAr+激光器的激发下,观察到了较强的409nm的紫光,466和450nm的弱蓝光以及379nm的紫外光,分别对应于Er3+离子的2H9/2→4I15/2,2P3/2→4I11/2,4F3/2/4F5/2→4I15/2,4G11/2→4I15/2等跃迁。上转换发光强度随激发功率的变化关系表明,488nm激发下紫色上转换荧光为双光子过程,主要是通过Er3+/Yb3+离子间正向和反向的能量传递来实现的。

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。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂纯氧化物材料上转换发光特性的研究

对实验制备的Er3+/Yb3+共掺杂3CaO-Al2O3-3SiO2样品在980激发下的上转换发光特性进行了研究,检测到由处于激发态能级2H11/2,4S3/2和4F9/2的Er3+离子分别向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为523,547和656 nm的上转换发光。做出了上转换发光强度与激发功率关系的曲线图,并结合测得的声子能量对相应跃迁机制进行了分析,发现上转换过程中Yb3+对的敏化作用起主要作用。

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。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中新的能量传输过程(英文)

为了研究铒离子的发光和氟氧化物玻璃中形成的氟化物微晶的关系 ,制备了三种掺铒的氟氧化物玻璃 .用X射线衍射分析了样品中形成的氟化物微晶 .从 6 32 .8nm激光激发时的发射光谱中 ,首次发现了一种新的氟氧化物玻璃基质发光的现象 .在氟氧化物玻璃中如果没有形成氟化物微晶 ,铒掺杂于玻璃中 ,6 32 .8nm激光激发时激发态的铒离子容易将能量传递给基质并引起基质发光 ;如果将镱和铒离子共同掺入氟氧化物玻璃中 ,容易形成含稀土铒镱的氟化物微晶 ,含微晶的玻璃又叫玻璃陶瓷 .由于氟化物的声子能量较小 ,6 32 .8nm激光激发时激发态的铒离子的无辐射弛豫几率较小 ,铒离子的发光较强 .在玻璃中形成含稀土氟化物微晶可以减小基质的发光强度 ,这是提高铒离子发光的有效手段之一 .

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。

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺DBR光纤激光器的实验研究

采用Er3+-Yb3+共掺单模光纤制作了DBR光纤激光器,有源光纤长度为10cm,光纤激光器为短腔结构。通过对不同前腔镜反射率的Er3+-Yb3+共掺DBR光纤激光器进行实验,得到了前腔镜反射率与激光器输出功率和阈值电流之间的关系,并对前腔镜反射率和有源光纤的长度的最优化选择进行了分析。

Li^+共掺杂对掺Er^(3+):TiO_2上转换发光的增强作用

采用非水性溶胶-凝胶法制备了0.1%Er^(3+)(摩尔分数,下同)、0%～2%Li^+共掺杂TiO_2粉末,在980nm半导体激光器(LD)激发下获得了中心波长526nm、550nm的绿色和663nm的红色上转换发光。Li^+共掺杂对掺Er^(3+):TiO_2的相结构未产生影响,但极大增强了上转换发光强度。随Li^+共掺杂摩尔分数的逐渐增大,绿色和红色上转换发光强度先增大后减小,当Li^+摩尔分数为1%时,上转换发光强度达到最大,绿色和红色上转换发光强度分别比掺Er^(3+):TiO_2提高了约330倍、30倍和60倍。Er^(3+)、Li^+共掺杂TiO_2粉末的绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程。Li^+共掺杂不改变Er^(3+)的上转换发光机制,但破坏了Er^(3+)的局部晶体场对称性,影响了Er^(3+)内部4f能级的跃迁几率,导致上转换发光强度增强。

Er^(3+)-Yb^(3+)掺杂SiO_2-SrO-NaF玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融晶化法制备了主晶相为SrF_2的Er^(3+)-Yb^(3+)共掺透明氟氧化物玻璃陶瓷,利用DSC、XRD、SEM、UV-Vis-NIR和荧光光谱对样品的结构、形貌、发光性能进行了测试与表征。研究表明:该体系玻璃最佳热处理温度为620℃,最佳热处理时间为2h,并讨论了Yb^(3+)不同掺杂浓度对Er^(3+)-Yb^(3+)共掺玻璃陶瓷样品上转换发光性能的影响,确定Er^(3+)-Yb^(3+)最佳掺杂浓度比为1∶7,同时观察到了明亮的绿光(522,540 nm)和较弱的红光(656 nm),对Er^(3+)和Yb^(3+)之间的能量传递过程进行了讨论。

Ho^(3+)单掺杂及其与Yb^(3+)、Er^(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃上转换发光的光谱分析

采用高温固相烧结法制备了Ho^(3+)单掺杂、Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂、Ho^(3+)/Er^(3+)共掺杂和Ho^(3+)/Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂等系列硼硅酸盐玻璃,测量了样品的激发光谱和发射光谱。结果表明:Ho^(3+)单掺杂样品的激发光谱与发射光谱的强度随其浓度增加而逐渐减弱,原因是高浓度掺杂导致Ho^(3+)离子产生猝灭效应;Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂玻璃由于Yb^(3+)离子的敏化作用,光谱强度增强;Ho^(3+)/Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂样品中Ho^(3+)离子向Er^(3+)离子发生能量传递,Ho^(3+)离子的激发光谱和发射光谱强度均减弱。同时讨论了峰值波长为550nm宽带发射峰的发光机制。

Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4上转换发光材料的制备与性能

利用共沉淀法制备了Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和上转换发射光谱(UPL)对合成样品的物相结构、形貌、化学成分和光学性能进行研究,并对Er^3+和Yb^3+的掺杂量(摩尔分数,%)对合成样品的物相结构及上转换发光性能的影响进行分析。结果表明:制备样品为纯相四方晶系的Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4晶体,Yb^3+的掺杂量对产物的物相结构无显著影响。所制备产物在980 nm的近红外光激发下,发射出Er^3+特征的上转换绿色光,其绿色光色纯度达到96%以上,色温接近日光。YPO4:1%Er^3+/20%Yb^3+样品具有相对更优的上转换发光性能;过高浓度Yb^3+和Er^3+共掺杂导致样品出现浓度猝灭现象。此外,对制备样品的上转换发光材料发光机制及能量跃迁机理进行了讨论。

Y^(3+)共掺杂对掺Er^(3+):Al_2O_3粉末光致发光的增强作用

采用非水性溶胶-凝胶法制备了Y3+共掺杂的掺Er3+:Al2O3粉末,Er3+浓度为0．1和1．0mol％,Er3+和Y3+浓度比为1:0-10．X射线衍射和光致发光(PL)光谱结果表明: 900℃烧结的掺0．1和1．0mol％Er3+:Al2O3粉末为具有非晶化特征的γ和θ混合相结构,非晶化趋势随Y3+共掺杂浓度增大而增加．掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大无明显变化．掺1．0mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大而增加,10mol％Y3+共掺杂粉末的发光强度提高50倍,约为掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末的10倍,半高宽从77nm增至92nm．Y3+共掺杂对较高浓度掺Er3+:Al2O3粉末PL性能的增强作用归因于Y3+对Er3+在基体中的分散和配位结构多样性的提高．

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺杂Ga_5Ge_(20)Sb_(10)S_(65)玻璃的发光特性及能量传递

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃,测试了样品的吸收光谱,以及分别在980 nm和800 nm LD激发下样品的荧光光谱。运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb10S65玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ等光谱参数。掺杂Tm3+离子主要是为了降低Er3+:4I13/2的能级寿命,这是因为Er3+:4I13/2→Tm3+:3F4两个能级之间发生了能量传递,从而增加Er3+离子在4I11/2能级与4I13/2能级之间发生粒子数反转的可能。结果表明,Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃随着Tm3+离子浓度的增加,2.76μm处的中红外荧光先增强,然后有所减弱。

Er^(3+)/Eu^(3+)及Yb^(3+)/Er^(3+)/Eu^(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。

Er^3＋-Yb^3＋共掺钡镓锗玻璃上转换发光研究

研究了Er^3＋-Yb^3＋共掺钡镓锗玻璃的吸收光谱和上转换光谱。分析了Yb^3＋离子浓度变化对玻璃光谱性能及对稀土离子间能量转移效率的影响，探讨了铒镱共掺钡镓锗玻璃的上转换发光机制。结果表明：玻璃的紫外截止波长在280nm附近。采980nm LD激发玻璃样品，在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射。随着Yb^3＋离子浓度的增加，上转换红光和绿光发射均增强，而Yb^3＋对Er^3＋离子的能量转移效率呈先升高后降低的趋势。当Yb^3＋浓度为3mol％时，Yb^3＋-Er^3＋的能量转移效率达到最大值83％。能量分析表明：980nmLD激发产生的上转换绿光主要源于Er^3＋离子^4I11／2能级和Yb^3＋离子^2F5/2能级之间的能量转移过程；而红光发射主要源于Er^3＋离子^4I13／2能级与Yb^3＋离子^2F5／2能级之间的能量转移过程。

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃光波导的FD-BPM分析

阐述了三维波导结构的FD-BPM原理,并用FD-BPM法模拟了波长为1.54μm和0.98μm的高斯光束在Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导内光场分布.与沟道光波导相比,掩埋型光波导内的泵浦光和信号光的散射都非常小,光场分布非常均匀.研究结果表明,掩埋型光波导是制作Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导激光器和放大器的理想波导.