Er^(3+)/Yb^(3+)共掺锗碲酸盐玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了一种Er3+/Yb3+共掺的70TeO2-5Li2O-10B2O3-15GeO2玻璃,测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱以及红外吸收谱。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3+的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比,同时比较了OH-的存在对玻璃发光特性的影响。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半峰全宽和较大的受激发射截面,是一种较为合适的宽带光纤放大器的基质材料,OH-的存在使得Er3+离子的荧光强度降低,荧光寿命减小。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺锗碲酸盐玻璃的热稳定性、Judd-Ofelt理论分析和光谱性质

用高温熔融法制备了一种Er3+/Yb3+共掺的70TeO2-5Li2O-10B2O3-15GeO2玻璃.测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱和上转换发光。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中E3+的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,位于532 nm、546 nm和659 nm的上转换绿光和红光,分别对应于Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的辐射跃迁,是一种较为合适的宽带光纤放大器和上转换激光器的基质材料。

铒镱共掺梯度折射率玻璃Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了Er^3＋：Yb^3＋共掺的梯度折射率玻璃。在室温下，用976nm半导体激光器泵浦该掺铒玻璃，在1550nm波段实现强的荧光发射，中心波长为1．5399μm，荧光半宽高为57．4nm，并应用Judd—Ofelt理论计算了Er^3＋离子在玻璃中的强度参数Ωt（t=2、4、6）。研究结果表明，所制备的梯度折射率玻璃能接受非常高的Er^3＋、Yb^3＋掺杂率，有较宽的荧光线宽，且具有良好的离子交换性能，是铒镱共掺梯度折射率光纤用理想的候选材料。

稀土离子谱带强度的Judd-Ofelt理论的研究

本文对Judd-Ofelt光谱分析理论(J-O理论)的发展和应用进行了综述.J-O理论用于分析固体中的稀土离子的吸收、发射光谱,可计算它们的跃迁几率、谱线强度、能级寿命、发射截面等.

新型掺Er^(3+)碲酸盐玻璃光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

采用高温熔融法制备了掺Er3+:TeO2-SiO2-Na2O系列玻璃样品.测试了样品中Er3+的发射光谱和吸收光谱.利用Judd-Ofelt理论计算了Judd-Ofelt强度参数Ωλ(λ=2,4,6)、Er3+各能级间跃迁的振子强度、跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等参数.利用测得的发射光谱计算了Er3+:4I13/2→4I15/2的荧光半高全宽(FWHM)值,其数值最大为63nm.讨论了强度参数Ω6值与FWHM的关系及SiO2的含量对碲酸盐玻璃的光谱参数和光谱特性影响.结果表明,可以通过调整基质玻璃的组分来增加Ω6值,进而增强Er3+的1.5μm处的发射带宽.适量的SiO2的引入,提高了玻璃基质中Er-O键的共价性和玻璃刚性,使Er3+:4I13/2的辐射寿命最大值达到3.1ms,同时还改善了Er3+的光谱性质,使得其玻璃基质更适合作为实现宽带放大和高增益放大的基质材料.

掺Er^(3+)碲酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了碲酸盐玻璃(70TeO2-9B2O3-6Nb2O5-5Na2O-10ZnO-1%(质量分数)Er2O3)样品。测试了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-O felt理论计算了Er3+离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t=2,4,6)(Ω2=8.01×10-20cm2,Ω4=2.09×10-20cm2,Ω6=1.15×10-20cm2)。结果发现该碲酸盐玻璃具有较大的Ω2值,说明Er—O键的共价性强于它在硅酸盐、锗酸盐、氟化物、铋酸盐和磷酸盐玻璃中的共价性。Er3+在碲酸盐玻璃中4I13/2→4I15/2跃迁几率约为492 s-1,表明Er3+可能有较强的1.5μm发射。分析了Er3+在碲酸盐玻璃中能级4I13/2→4I15/2发射的荧光半峰全宽(FWHM=73 nm),并应用M cCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σe=1.08×10-20cm2),发现其FWHM×σe远大于Er3+在铋酸盐、磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃中的受激发射截面,说明碲酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料。

一种Er^(3+)/Yb^(3+)共掺锗碲铋钾玻璃的光谱性质

用熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺TeO2-GeO2-B i2O3-K2O玻璃样品,对玻璃进行了差热分析并测试了玻璃的吸收光谱和上转换光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+/Yb3+共掺锗碲铋钾玻璃的3个强度参数,及Er3+各能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.通过977 nm的激光二极管抽运,在室温下同时观察到绿色(522和546 nm)和红色(658 nm)的荧光发射,分别是由于Er3+自2H11/2→4I15/24、S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁而产生.强烈的绿光和红光发射均来源于双光子吸收过程.

Er^(3+)掺杂的Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的光谱性质

测试了B i2O3-B2O3-S iO2玻璃中的Er3+离子的吸收光谱、发射光谱4、I13/2的荧光寿命、拉曼光谱,及OH-的傅里叶红外吸收光谱。应用Judd-O felt理论计算了该玻璃中的Er3+离子的J-O参数、振子强度、4I13/2能级的寿命,从而利用测得的4I13/2的荧光寿命得出了4I13/2能级的量子效率(15%)。由于较低量子效率可能与OH-有关,所以计算了玻璃中的OH-浓度,发现其浓度较高(1.66×1019cm-1,相当于Er3+浓度的3倍)。应用M cCumber理论和四能级模型计算了Er3+离子的受激发射截面和荧光发射光谱的半峰全宽,结果与通过吸收光谱计算所得基本吻合。根据透射率和折射率的关系计算了折射率,发现和测量值相差很大,说明有较大的散射,通过拉曼光谱和显微镜测试,认为是玻璃中的微小气泡造成的。

掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和光谱性质的研究

分析了掺Er3+碲酸盐玻璃的热力学稳定性能,研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω2=4.79×10-20cm2, Ω4=1.52×10-20cm2,Ω6=0.66×10-20cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σe=10.40×10-21cm2)、Er3+离子4I13/2→4I15/2 发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(4I13/2能级为τrad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大.

新型掺铒铋酸盐玻璃上转换发光研究

制备了新型掺Er3+铋铅锶玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和上转换光谱性质,应用Judd Ofelt理论计算了铋铅锶玻璃的3个强度参量Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=3.27×10-20cm2,Ω4=1.15×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2。计算了Er3+离子的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。研究了上转换发光强度随泵浦激光功率的变化,上转换荧光525,546和657nm曲线的斜率分别为1 86,1 88和1 85,表明红、绿光发射均为双光子吸收过程。

高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析

采用液相法和真空烧结技术制备了2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821nm处的吸收截面为4.3×10-24m2,主荧光发射峰位于1078nm处,实测荧光寿命为0.287ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+在掺La氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),自发辐射概率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.通过F-L公式计算得到2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷中Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为2.0×10-24m2.结果表明,La离子的掺入可以调节氧化钇透明陶瓷的晶体场,有助于制备符合实际需求的固体激光器材料.

掺镝近化学计量比铌酸锂晶体的光谱性质

利用提拉法,在锂铌比为58.5/41.5的富锂熔体中生长了质量良好的掺镝近化学计量比铌酸锂(Dy:NSLN)单晶,生长晶体的尺寸为25 mm×35 mm。测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofelt理论,拟合出Dy3+离子的晶体场唯象强度参数:Ω2=4.8130×10-20,Ω4=2.6140×10-20,Ω6=2.2448×10-20。计算了各能级的跃迁辐射几率AJ,J',振子强度PJ,J',辐射寿命τ,荧光分支比βJ'等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景。

掺钕PLZT电光陶瓷的光辐射特性

研究了掺钕锆钛酸铅(PLZT)电光陶瓷的光学特性,利用Judd-O fe lt(J-O)理论计算该材料的强度参量:Ω2=0.7747×1-0 20cm2,Ω4=0.9856×1-0 20cm2,Ω6=0.9264×1-0 20cm2,并用强度参量计算了4F3/2亚稳态的辐射寿命(394μs)、受激发射截面iσj、荧光分支比,测量了4F3/2亚稳态的荧光寿命(168μs)并计算了该能级的荧光量子效率.同时还研究了该材料在803 nm激发下的上转换荧光特性.分析表明掺钕PLZT电光陶瓷在多功能器件、集成光学等方面有潜在的应用价值.

玻璃中银粒子对稀土离子发光影响的研究

在玻璃制备过程中加入硝酸银,然后通过高温退火得到包含银纳米粒子的Er3+掺杂锗酸盐玻璃和Eu3+掺杂硼酸盐玻璃样品。根据Mie-Drude理论拟合了这些玻璃样品中银纳米粒子等离子体振荡吸收谱,得到了退火时间与银粒子粒径的关系。用488 nm Ar+激光器激发不同退火时间的这些玻璃样品,分别监测Er3+的4S3/2-4I15/2和Eu3+的5D0-7F2的发射,发现包含银纳米粒子的玻璃样品较不包含银纳米粒子的玻璃样品,Er3+和Eu3+的发射分别增强3.6和1.25倍。通过分析玻璃样品的吸收谱和发射谱,排出了表面等离子振荡引起稀土离子发射增强的可能性。对Er3+掺杂的玻璃样品进行Judd-Ofelt理论分析,发现随着退火时间增加J-O强度参数减小,Er3+的4S3/2能级的辐射跃迁几率保持增加,表明引入银纳米粒子引起稀土离子周围晶体场发生变化是稀土离子发光增强的一个原因。

纳米晶对Er^(3+)离子各能级动态布居的影响

根据前驱玻璃和纳米晶结构玻璃陶瓷中Er3+的强度参量,分别计算了各能级间的跃迁几率,建立了描述动力学过程的速率方程,证实了纳米晶结构能有效增加4F9/2能级的粒子布居数,同时减少4I9/2能级的粒子布居数.

掺铒铋酸盐玻璃光谱性质的组分依赖性研究

通过测试掺铒铋酸盐玻璃43Bi2O3-xB2O3-(57-x)SiO2(x=10,20,30,40,50 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及荧光强度。结合Judd-Ofelt和McCumber理论,对玻璃中Er3+离子光谱性质随玻璃组分的依赖关系进行了系统研究.研究结果显示,掺铒铋酸盐玻璃具有较其它玻璃优异的光谱性质.随着玻璃中组分B2O3含量的增加,强度参量Ω6、荧光半高宽和能级4I15/2→4I13/2间自发辐射跃迁几率相应增加,而荧光寿命、荧光强度和受激发射峰值截面相应减小,带宽品质因子(σepeak×FWHM)在组分B2O3含量30 mol%时达到最大.

掺钕聚甲基丙烯酸甲酯的光谱性质

研究了三价钕离子在钕螯合物掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的吸收光谱和发射光谱。根据Judd-Ofelt理论,从吸收光谱计算了钕离子在PMMA中的光学跃迁的强度参量Ω2、Ω4和Ω6(Ω2=28.99×10-20cm2,Ω4=5.29×10-20cm2,Ω6=3.82×10-20cm2)。用强度参量计算了钕离子激发态(4F3/2)的辐射跃迁几率(2221.54s-1)和辐射寿命(450.14μs),同时计算了4F3/2→4IJ',跃迁的受激发射截面σij和荧光分支比β。分析表明,Nd(DBM)3Phen掺杂的PMMA可望用于激光放大器件。

铒镱共掺铋磷酸盐玻璃光谱性能的研究

基于光通信技术发展对光放大器材料的带宽要求,研究了掺铒铋磷酸盐玻璃的结构、熔制性能,以及其光谱性能,并且用Judd-O felt理论进行了光谱计算分析。得到了一种以铋磷酸盐为基质的光放大器玻璃材料,其折射率为1.778,荧光半峰全宽为54nm,发射截面为0.61×10-20cm2,其荧光寿命达到了8m s。结果表明,铒镱共掺铋磷酸盐玻璃是一种良好的宽带放大器材料。

NaGd(MoO_4)_2单晶及其钕离子掺杂的晶体生长和性能分析

使用提拉法生长了Φ15mm×40mm的掺Nd3+∶NaGd(MoO4)2以及纯的NaGd(MoO4)2晶体,通过XRD分析了晶体的结构。测量了晶体的TG-DSC曲线以表征晶体的热学性质,晶体的熔点为1182℃,比热为0.51J/g·K。测量了晶体的拉曼光谱,其拉曼频移为886cm-1。研究了Nd3+∶NaGd(MoO4)2的吸收光谱和荧光光谱,在806nm谱带的吸收截面为3.862×10-19cm2,半高宽为17nm。在1058nm处的发射截面为2.900×10-20cm2。运用J-O理论,获得振子强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),跃迁几率,荧光分支比,辐射寿命等参数。

B_2O_3含量对掺铒碲铌酸盐玻璃光谱性质及热稳定性影响(英文)

制备了一系列碲铌酸盐玻璃85TeO2-(15 -x)Nb2O5-xB2O3-1%Er2O3(TNBx=0, 3, 6, 9, 12, 15)。根据Judd-Ofelt(J-O)和McCumber理论,讨论和分析了B2O3含量对掺铒碲铌酸盐玻璃热稳定性及光谱性质影响。研究发现,玻璃开始析晶温度和玻璃转变温度差值ΔT(Tx-Tg),J-O强度参数,FWHM和峰值受激发射截面的乘积在B2O3引入摩尔分数为9%时达到最大值。同时,Er3 +:4I13/2能级寿命也随着B2O3含量的增加而单调增加。结果表明,在掺铒碲铌玻璃中,适量的B2O3能较好地提高玻璃的热稳定性能和Er3 +离子的光谱性质。