Yb^(3+)掺杂硅酸盐玻璃的制备及光谱性质

采用高温熔融工艺制备了Yb3+掺杂硅酸盐玻璃。玻璃的非线性折射率n2小(1.62),转变温度和软化温度低(分别为540℃和585℃)。测试了玻璃的吸收光谱和发射光谱,计算了Yb3+的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命。吸收光谱曲线表明:吸收区域为850~1 100 nm,主峰位于975 nm,次峰位于908和944 nm;荧光光谱曲线表明:中心峰值为1 010 nm,荧光线宽为65.5 nm。积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命分别为3.44×104pm3,0.710 pm2,1.05 ms。玻璃的常规性能测试和光谱特性研究表明,所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。

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。

掺Yb^(3+)硅酸盐和磷酸盐激光玻璃的光谱性质

采用熔融法制得掺Yb3+硅酸盐玻璃和磷酸盐激光玻璃,并对其物理性能和光谱性能进行研究。研究结果表明:掺Yb3+硅酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为0.67×10-20cm2和1.2 ms;而掺Yb3+磷酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为0.75×10-20cm2和1.0 ms。掺Yb3+硅酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命的乘积比掺Yb3+磷酸盐玻璃的略大,表明掺Yb3+硅酸盐玻璃有较好的增益效果;掺Yb3+硅酸盐玻璃比掺Yb3+磷酸盐玻璃的热膨胀系数低,但其非线性折射率却远比掺Yb3+磷酸盐玻璃的高。

Tb^3＋掺杂硅酸盐玻璃发光性能的浓度依赖关系

利用高温熔融法制备了不同浓度的Tb3+掺杂硅酸盐玻璃,并分别测量了紫外和X射线激发时的发射光谱。光谱结果表明,不同浓度Tb3+掺杂硅酸盐玻璃在紫外和X射线激发时发光行为具有相似的浓度依赖关系:低浓度Tb4O7掺杂时主要以蓝光(5D3→7FJ)发射为主,而高浓度掺杂时以绿光(5D4→7FJ)发射为主。Tb3+发光强度与掺杂浓度的关系分析表明,5D3的浓度猝灭是电偶极-电偶极相互作用引起的,而5D4的浓度猝灭是交换相互作用引起的。

Ce^(3+)掺杂锂(硼、磷)硅酸盐玻璃的制备与荧光性质研究

采用熔体-淬冷法制备了Ce^(3+)离子掺杂锂(硼、磷)硅酸盐闪烁玻璃,采用紫外-可见透射、荧光分光法分别研究了Ce^(3+)离子掺杂锂硅酸盐、锂硼酸盐、锂硼硅酸盐、锂硼磷硅酸盐玻璃的紫外-可见透射、激发与发射性质。研究结果表明,在Ce^(3+)离子掺杂锂硅酸盐玻璃内引入一定量的B^(3+)、P5+离子,其紫外吸收截止边,紫外激发与发射光谱分别发生一定的红移与蓝移,紫外激发与发射光谱强度明显降低。

Li^＋对Tb^3＋掺杂硅酸盐玻璃闪烁性能的影响

利用高温熔融法制备了Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃。通过Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐玻璃的紫外可见透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱,研究了Li+的加入对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃发光性能的影响。结果表明:适量Li+的加入可有效增强Tb3+激活硅酸盐玻璃的发光强度,且相比于不掺杂Li+的Tb3+掺杂硅酸盐玻璃而言,当掺入质量分数为2.0%的Li+时,Tb3+在玻璃中的最佳掺杂质量分数由12.8%提高至15.3%。其原因是Li+掺杂增加了玻璃体系中非桥氧的数量,从而有利于改善Tb3+在玻璃体中的均匀性,降低Tb3+间因非辐射跃迁而引起的能量损失,以及提高Tb3+的最佳掺杂质量分数。但当掺入Li+的质量分数超过2.0%时,会对Tb3+激活硅酸盐玻璃的闪烁光强产生负面影响,这是因为过多的非桥氧阻碍了X射线激发能达到Tb3+离子的能量传递。

Tm^3＋-Yb^3＋共掺氧氟硅酸盐玻璃热学性能和上转换发光特性研究

稀土掺杂氧氟玻璃是一种优良的上转换发光材料，制备了组分为35SiO2—15AlO1.5-（45-x）PbF2-xCdF2—0．1TmF3—1．5YbF3（x=0，10，20，30）的氧氟硅酸盐玻璃，系统研究了CdF2含量对其热学性能和光学性能的影响。研究表明用CdF2部分替代PbF，可以提高玻璃的热稳定性、使紫外吸收截至边向短波方向移动；随着CdF2含量的增加，开始Tm^3＋蓝光和红光上转换发光增强缓慢，而后迅速增强．而近红外上转换发射先显著增强后增强放缓；由于蓝光和近红外发光强度远大于红光发光强度，所以该氧氟玻璃更适合于蓝光和近红外发光材料。最后，探讨了Tm^3＋的上转换发光机理。

掺Yb^3＋硅酸盐玻璃的光谱和激光性能

研究了掺Yb^3＋硅酸盐玻璃的吸收光谱和发射光谱，测量的荧光寿命为1．02ms，计算和探讨了Yb^3＋的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命随样品厚度的变化趋势。激光性能评估表明，掺Yb^3＋硅酸盐玻璃具有小的激发态最小粒子数（0．087），较小的最小泵浦强度（3．11／kw·cm^-2）和较大的激光增益系数（2．66pm^4·ms），是较为理想的掺Yb^3＋激光材料。

Tb^(3+)掺杂锂铝硅酸盐玻璃的光致发光和辐照致发光

采用熔融-淬冷法制备了Tb^(3+)掺杂锂铝硅酸盐闪烁玻璃,用紫外激发光谱、发射光谱及荧光寿命表征了光致发光性能,用X射线和阴极射线激发测试了辐射致发光性能。研究结果表明:低Tb^(3+)掺杂浓度时,随着其浓度增大,Tb^(3+)间的交叉弛豫增加导致了^(5)D_(3)→^(7)F_(j)跃迁的能量逐渐向^(5)D_(4)→^(7)F_(j)迁移转变,^(5)D 3激发态的荧光寿命和发射强度均明显下降,^(5)D 4^(7)F_(j)发射强度逐渐增大。较高Tb^(3+)浓度时,其浓度继续增加会提升非辐射比例,是荧光寿命降低和荧光猝灭的最主要原因。比较光致发光和辐照致发光性能,发现随着激发源的能量上升,会增加激发态^(5)D_(3)能级向^(5)D_(4)能级的能量转移,同时,由于玻璃的密度低会导致辐照致发光效率随激发源的能量上升而下降。

掺Yb^(3+)锂硅酸盐玻璃组分与光谱性质的研究

采用高温熔融工艺制备了Yb3+掺杂锂硅酸盐玻璃,玻璃的组分为SiO2-Li2O-Na2O-MgO-CaO-BaO-A l2O3-Yb2O3。经过理论和实验分析,我们得出该组分的最佳比例为70SiO2-18Li2O-8MgO-2A l2O3-2Yb2O3mol%,它具有较高的发射截面和较长的荧光寿命,并随着修饰体阳离子场强增大,配位体之间位置的有序化降低,即格位的对称性下降,因此吸收截面和发射截面逐渐增大,荧光寿命降低。

Li^+对硅酸盐玻璃中Yb^(3+)、Tm^(3+)上转换效率的影响

利用高温熔融法制备了不同Li^+含量的掺杂Yb^(3+)、Tm^(3+)的硅酸盐玻璃样品,玻璃样品在980 nm半导体激光器的泵浦下能够产生477 nm的蓝光和654 nm的红光。由上转换的荧光强度和泵浦功率的双对数拟合直线得到,添加Li^+能够增加上转换过程中Tm^(3+)向上跃迁的几率,Tm^(3+)的3F2和1G4能级的粒子数布居增加,从而提高辐射跃迁的几率。红外光谱和拉曼光谱表明Li^+的添加对玻璃基质的声子能量影响不大,却使得声子态密度减小,使上转换效率提高,从而提高Yb^(3+)、Tm^(3+)在硅酸盐玻璃中的发光强度。

Yb3＋掺杂硅酸盐激光玻璃的制备及其特性研究

为了制备Yb^(3+)掺杂硅酸盐激光玻璃,并对其激光特性进行分析,采用富氧气氛下的非化学气相沉积高温熔融工艺,通过Fuchbauer-Ladenburger方法,进行了理论分析和实验验证,取得了所制备硅酸盐激光玻璃的吸收光谱和荧光光谱数据。结果表明,在850nm～1100nm近红外波段为吸收区域,有一宽带吸收峰;吸收主峰位于978nm,次峰位于919nm;其荧光主峰位于1018nm,次峰位于970nm,并理论计算了Yb^(3+)的吸收截面面积、受激发射截面面积及其荧光寿命等特征参量。这一结果对硅酸盐激光玻璃的特性分析是有帮助的,所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。

激光器用Yb^(3+)掺杂钨锌镧碲酸盐玻璃的热学、光谱和激光性质

设计组成为70TeO2-(20-x)ZnO-xWO3-5La2O3-2.5K2O-2.5Na2O一1Yb2O3(x=0,5,10,15和20mol％)的碲酸盐激光玻璃,测试了物理性质、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了Yb3+离子的吸收截面、受激发射截面、荧光有效线宽等参数.结果表明,随着WO3含量的增加,玻璃的热稳定性下降;当x=15mol％时,具有体系中最好的光谱性质:高的受激发射截面(1.32pm2)、长的荧光寿命(0.93ms)和宽的荧光有效线宽(74.5nm),通过激光性能评价,最小泵浦强度为0.92kW/cm2,表明掺Yb3+该组分碲酸盐玻璃是实现高能短脉冲可调谐激光器的理想增益介质.

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。

Yb^(3+)掺杂SiO_2-Bi_2O_3-B_2O_3玻璃的物理性质及光谱性质

选取玻璃组分60SiO_2-xBi_2O_3-(30-x)B_2O_3-2K_2O-7Na_2O-1Yb_2O_3(以mol％记,x=0,5,10,15,20,25,30)为研究对象。通过测试试样的物理性质和光谱性质,应用倒易法(reciprocity method)计算Yb^(3+)离子的受激发射截面(σemi),并且计算了Yb^(3+)的自发辐射几率(A_(rad)),2F5/2能级的辐射寿命(T_(rad))。讨论了玻璃中Bi_2O_3和B_2O_3的组成变化对其物理性质、Yb^(3+)离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对实测Yb^(3+)荧光寿命(T_f)的影响。结果表明:Yb^(3+)掺杂的Si_2-Bi_2O_3-B_2O_3具有较好的光谱性能,是一种新型的Yb^(3+)掺杂双包层光纤候选基质材料。

Eu^(3+)掺杂氟氧硅酸盐玻璃的光谱分析

制备了具有高效可见荧光发射的Eu3+掺杂氟氧硅酸盐玻璃(NBZASB),测试分析了玻璃的吸收和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Eu3+的晶场调节参数Ωt(t=2、4、6时)分别为6.98×10-20cm2,5.90×10-20cm2、1.65×10-20cm2,并进一步计算出各能级跃迁的谱线强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。在紫外光激发下,Eu3+掺杂NBZASB玻璃发出明亮的红色光。激发光谱表明,氩离子激光器和紫外、蓝色激光二极管及发光二级管是Eu3+掺杂NBZASB玻璃的有效激发光源。

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 .

新型低密度短寿命铈单掺硼硅酸盐玻璃闪烁材料

硼硅酸盐玻璃在探测领域作为闪烁基质材料具有天然的优势。本研究基于应用需求制备了Ce^(3+)离子掺杂硼硅玻璃闪烁材料60B_(2)O_(3)‐6SiO_(2)‐3Al_(2)O_(3)‐5BaO‐15Na_(2)O‐10La_(2)O_(3)‐1Sb_(2)O_(3)。基于密度和FT‐IR光谱对玻璃的结构进行了分析,结果表明加入的Ce^(3+)离子作为网络修饰体存在。吸收光谱显示该材料紫外吸收边均低于400 nm、光学带隙缩短至2.93 eV,这些因素都有利于提升Ce^(3+)离子在基质材料中的发光特性。采用306 nm泵浦波长,该材料在372 nm处得到了最佳的发射光谱。光学碱度随着Ce^(3+)离子浓度的增加而增加(0.5392~0.5417)的现象与发射光谱的红移结果相吻合。荧光寿命短至24.39 ns,与其他Ce^(3+)离子掺杂玻璃闪烁材料相比具有明显的优势。这些优势为检测领域提供了一种新的材料选择。

Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃。研究了P^(5+)和Al^(3+)的引入对Yb^(3+)掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱,以及Yb4d电子结合能的影响,并初步探索了其机理。研究结果表明,Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O2-→Yb^(3+)的电荷迁移吸收,其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb^(3+)的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下,引入Al^(3+)会引发石英玻璃中Yb^(3+)还原为Yb2+,其典型的吸收峰位于330 nm处;然而,在Al^(3+)/Yb^(3+)共掺的基础上再引入P^(5+),且P^(5+)/Al^(3+)摩尔比大于1时,可以有效抑制Yb2+的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb^(3+)激发态向基态跃迁的结果,可见发光(525 nm)归因于Yb2+的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb^(3+)掺杂光纤具有一定的指导意义。