Er掺杂PbF_(2)晶体的局域团簇结构与光谱性能研究

本文采用Bridgman法成功生长了一系列Er∶PbF_(2)晶体。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算详细研究了Er^(3+)在PbF_(2)晶体中的团簇效应。首次获得了Er∶PbF_(2)晶体的上转换发光特性(发光强度、颜色变化)与团簇结构之间的关系。研究发现,随着Er^(3+)浓度增加,团簇从单聚体向高阶构型演化,Er^(3+)离子之间的距离先减小后增大,这使得上转换发光中的红色发射强度先增大后减小,红绿发光比也在Er^(3+)浓度高于6.5%(摩尔分数)后逐渐减小,即发光颜色可以从红色调整为黄绿色。该研究证明了稀土离子团簇的结构演化可以调控Er∶PbF_(2)的光谱特性,为多色发光材料的设计提供一种新方法。

新型中红外激光晶体Er^(3+)/Ho^(3+)/Eu^(3+)∶PbF_(2)的生长和性能

采用垂直布里奇曼法成功生长了Er^(3+)/Ho^(3+)/Eu^(3+)三掺杂PbF_(2)的中红外激光晶体。该晶体在980 nm泵浦下,首次获得了从2600~3200 nm的宽带中红外发光,其半高宽(FWHM)为300 nm,这是Er^(3+)的2.7μm发射峰(2600~2950 nm)和Ho^(3+)的2.9μm发射峰(2800~3200 nm)叠加的结果。此外,失活离子Eu^(3+)的引入可以有效克服Er^(3+)和Ho^(3+)离子的自终止瓶颈效应。研究发现,与Er^(3+)/Ho^(3+)∶PbF_(2)晶体相比,Er^(3+)/Ho^(3+)/Eu^(3+)∶PbF_(2)晶体具有更高的荧光分支比,在Er^(3+):^(4)I_(11/2)→^(4)I_(13/2)跃迁为18.7%和Ho^(3+):^(5)I_(6)→^(5)I_(7)跃迁为18.0%;以及有更大的发射截面,在2745 nm时为0.621×10^(-20) cm^(2),在2905 nm时为0.728×10^(-20) cm^(2)。这些有利的光谱特性表明,Er^(3+)/Ho^(3+)/Eu^(3+)∶PbF_(2)晶体在商用980 nm激光二极管泵浦下,可能是2.6~3.2μm中红外激光器的一种有前景的材料。

中红外宽带发射氟化铅激光晶体性能研究

中红外激光在光电对抗、激光雷达、遥感探测、激光手术、光纤通信、科学研究等领域中有着非常重要的应用。中红外激光增益材料作为中红外激光器的核心工作介质,具有举足轻重的地位。其中,设计和生长既满足当前泵浦条件又具有高效中红外荧光发射性能的激光晶体成为了研究热点。从优化中红外发光离子光谱性能角度出发,回顾了本课题组近年来关于新型宽带发射稀土离子掺杂氟化铅中红外激光晶体的研究结果,以期为后续研究提供一定的参考。