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+)/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。

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+)单掺及Er^(3+)/Yb^(3+)共掺SiO_2-Al_2O_3-La_2O_3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er3+ 及Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律 ,应用McCumber理论计算了玻璃在 1.5 3μm的发射截面及积分吸收截面 .结果表明 :在Er3+ 离子掺杂浓度相同时 ,玻璃在 980nm吸收截面与Yb3+ 掺杂浓度成反比 ;当样品中Yb3+ 离子掺杂浓度为 3.94× 10 2 0 cm- 3时 ,玻璃在 1.5 3μm的吸收截面和发射截面最大 ,在 1.4 0～ 1.60 μm积分吸收截面也最大 ;Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃在 1.5 3μm的荧光半高宽随Er3+ 掺杂浓度升高而增加 ,当Er3+ 离子掺杂浓度为 2 .4 1× 10 2 0 cm- 3 时 ,玻璃的荧光半高宽 (FWHM )达到 5 2 .5nm .

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。

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光

研究了Er3 + /Yb3 + 共掺氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱 ,分析了氧氟硅酸盐玻璃中Yb3 + 敏化Er3 + 的上转换发光机理。结果表明 :通过 975nm的激光二极管激发 ,在室温下同时观察到蓝光(4 0 8nm)、绿光 (5 2 9nm和 5 4 5nm )和红光 (6 6 7nm ) ,分别是由于Er3 + 离子 2 H9/ 2 → 4I15/ 2 ,2 H11/ 2 → 4I15/ 2 ,4S3 / 2 →4I15/ 2 ,和4F9/ 2 →4I15/ 2 跃迁。随Yb2 O3 浓度的增加 ,Yb3 + 对Er3 + 的能量转移增强 ,因此蓝光、绿光和红光的发光强度都增强 ,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程 ,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程。拉曼光谱发现 ,对Er3 + 离子在氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光 ,玻璃结构中的PbF2 起到重要作用。

Yb^(3+)敏化的Er^(3+)/Ho^(3+)共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究

用高温熔融法制备了系列Er3+/Yb3+共掺,Ho3+/Yb3+共掺,和Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃,在975nm激光抽运下三种掺杂玻璃中都出现了较强的绿光和红光上转换.研究了Yb3+离子对Er3+和Ho3+离子上转换发光强度的影响以及Yb3+→Er3+,Yb3+→Ho3+能量传递效率.分析了碲酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Er3+,Ho3+上转换发光机理.当Er3+和Ho3+浓度较低时,Er3+/Yb3+/Ho3+三掺玻璃的上转换强度随着Yb3+离子浓度的增加而增强,出现的548nm绿光和660nm红光主要是由于Er3+:4S3/2→4I15/2,Ho3+:5F4(5S2)→5I8和Er3+:4F9/2→4I15/2,Ho3+:5F5→5I8跃迁共同作用的结果.Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃的上转换机理受Er3+/Yb3+之间,Ho3+/Yb3+之间,Er3+/Ho3+之间三者共同相互作用影响,Er3+/Ho3+离子间存在的交叉弛豫过程可增加Ho3+离子在可见光范围的上转换强度.

Er^(3+)和Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的光谱性质

研究了Er3+ 和Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质 ,分析了碲酸盐玻璃中Er3 + 的上转换发光机制 ,应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参量Ωt(t =2 ,4,6 ) ,分别为Ω2 =4.74× 10 - 2 0 cm2 ,Ω4=1.46× 10 - 2 0 cm2 ,Ω6 =0 .6 4× 10 - 2 0 cm2 ,计算了Er3+ 离子的自发跃迁几率、荧光分支比 ,应用McCumber理论计算了受激发射截面 ,并比较了Er3 + 在不同基质玻璃中的光谱特性。

1.54μmEr^(3+),Yb^(3+)共掺玻璃激光器的速率方程及数值分析

LD抽运共掺Er,Yb玻璃激光器中的跃迁过程较复杂 ,针对双掺离子之间的能量传递和Er3 +的多种跃迁过程 ,给出了详细的准三能级系统的速率方程 ,在合理简化后进行了数值分析 ,分析了Er3 +掺杂浓度和介质长度、抽运光斑、输出镜透过率、谐振腔长、抽运光的椭圆度等因素对激光阈值及斜率效率的影响 .

Er/Yb共掺硅酸盐玻璃的光致发光

采用固相反应方法,制备了Er3+离子浓度为0.5at.%,Yb掺杂浓度范围为0.0—6.0at.%的Er/Yb共掺激光玻璃,并对激光玻璃的吸收光谱和光致荧光光谱进行了分析.研究结果显示,Yb3+掺杂对Er3+在980nm附近的吸收起到了非常显著的增强作用.在980nm的激光抽运下,激光玻璃在1530nm处的光致发光强度随着Yb离子浓度的增加而先增大后减小,当Yb3+离子浓度为Er3+离子浓度6倍时光致发光强度达到最大值.同时还发现了Yb3+对Er3+的光致荧光光谱的展宽作用,并讨论了荧光光谱的展宽机理.