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.

Tm^(3+)/Yb^(3+)掺杂亚碲酸盐玻璃蓝红光上转换的研究

研究了掺Tm3+ /Yb3+ 亚碲酸盐玻璃室温下的上转换发光。用 970nm波长的半导体激光器作为泵浦源 ,得到了高效率的 480nm波长上转换的荧光。通过对不同掺杂浓度样品的发光比较 ,发现了这种玻璃上转换发光的浓度猝灭现象 ,找出了这种玻璃得到高效率上转换发光的适宜浓度 ,并对Tm3+ 的浓度猝灭现象进行了分析。通过对上转换发光强度与泵浦强度关系曲线的拟合 ,看到这种上转换是三光子吸收过程 ,这与通过能级图分析得到的结果相同。另外 ,也对 65 0nm波长的上转换发光进行了研究。

Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔的激光性能及其温度传感研究

采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO_(2)-10GeO_(2)-20BaF_(2)-9Y_(2)O_(3)-1Er_2O_(3)的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球,并对其品质因子(Q)、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达~10~6。在980 nm激光泵浦下,在直径为44.58μm的微球中实现了阈值为54μW、光学转换效率为0.050%的1 607 nm激光输出。通过研究不同直径对微球腔激光性能的影响规律,可知随着微球腔直径的减小,激光阈值逐渐降低,光学转换效率逐渐提高,这主要归因于较小的微球腔具有更高的能量密度和更强的光与物质相互作用。此外,研究了微球腔的温度传感特性,其灵敏度为14 pm/℃。以上实验结果表明,所制备的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔在低阈值激光器和高灵敏度温度传感器领域具有潜在的应用。

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。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃的上转换发光及其温度传感特性

通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF_(3)纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比(FIR)技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现,该微晶玻璃样品在313~573 K温度范围内的最大绝对灵敏度Sa和最大相对灵敏度Sr分别为2.6×10^(-4)K^(-1)(573 K)和2.3×10^(-2)K^(-1)(313 K)。结果表明,Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。

Dy^(3+)-Tb^(3+)掺杂氟氧碲酸盐玻璃的光谱性能研究

实验采用高温熔融法制备了一系列Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品.测试了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品的密度,分析了紫外-可见透射光谱、激发光谱、发射光谱、发光衰减曲线,研究了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品光谱性能及Dy3+离子到Tb3+离子能量传递机理.结果表明:Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品的密度均大于5g·cm-3,最大可达6.09g·cm-3;Dy3+离子可以敏化Tb3+离子,促进其发光,但当Dy3+离子超过一定浓度后,会发生离子间浓度猝灭效应,Tb3+离子的发光反而降低.试验测得,Dy3+离子的最佳掺杂浓度为1.0mol%,此时,Tb3+离子掺杂浓度为6.0mol%,Tb3+离子发光效果最强.依据Dexter能量传输理论,并对Dy3+离子和Tb3+离子的能级图及能级间的跃迁进行分析,可知Dy3+离子和Tb3+离子间的能量传递方式为非辐射共振传递.

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+)掺杂的TeO_2-WO_3-PbO碲酸盐玻璃的光谱性质研究

通过熔融淬冷法制备了掺Yb的(80%-x)TeO_2-20%WO_(3-x) PbO(x=0%,10%和20%)的碲酸盐激光玻璃,通过拉2 3曼光谱、透过光谱和荧光衰减曲线,研究了随着氧化铅含量的增加,玻璃的光学性能变化。结果表明,随着氧化铅的含量增加,玻璃的发射截面从1.24 pm增加到1.31 pm,荧光寿命从0.70 ms先增加到0.78 ms后减小到0.77 ms。60%TeO_2-20%WO-20%Pb O的玻璃有望用作制备大发射截面的固体激光增益介质。

OH^-对Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的Raman光谱、红外光谱和上转换发光光谱,分析了OH-对Tm3+上转换发光的影响。结果表明,氧氯碲酸盐玻璃的声子能量高于氧氟碲酸盐玻璃的声子能量,但是Tm3+/Yb3+共掺氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光强度高于Tm3+/Yb3+共掺氧氯碲酸盐玻璃。分析认为这主要是由于OH-的影响,在氧氟碲酸盐玻璃中OH-的浓度较低,导致Tm3+的荧光寿命高,从而提高Tm3+的上转换发光。在一定程度上,OH-对Tm3+上转换发光的影响大于声子能量对Tm3+上转换发光的影响。研究结果有助于进一步提高Tm3+的发光效率。

Pr^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃发光特性的研究

根据Pr3+ /Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃在 980nm附近的吸收谱及 1.3 1μm处的发射谱 ,研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律。结果表明 :在Yb3+ 离子浓度不变的情况下 ,1.3 1μm处的发光随着Pr3+ 离子浓度的增加 ,其强度先增后减 ,并在浓度为 0 .15mol%时达到最大值 ,同时根据Judd

Er^(3+)离子掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质分析

用976 nm光激发测量了室温下掺Er3+碲酸盐玻璃的上转换发光,讨论了上转换发光机制.同时测量了掺Er3+离子碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱,发现掺Er3+离子碲酸盐玻璃的荧光半高宽可达80 nm,应用McCumber理论计算了1 531 nm处的受激发射截面可达0.75×10-20cm2.对Er3+离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较,发现了Er3+离子在碲酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.

Pr^(3+)掺杂铋碲酸盐玻璃的热膨胀与可见荧光发射

制备了Pr3+掺杂的高折射率7.5Li2O-7.5K2O-5BaO-5Bi2O3-75TeO2重金属铋碲酸盐玻璃。测定了玻璃的热膨胀曲线,计算了样品的热膨胀系数α,转变温度Tg和软化温度Tf。紫外灯下观察,Pr3+掺杂的玻璃样品发出橙红光。室温下记录了玻璃样品的吸收、激发和荧光发射光谱。光谱分析表明:紫外灯、蓝色激光二极管、蓝色发光二极管,以及氩离子激光器是Pr3+掺杂铋碲酸盐玻璃的有效激发光源。

紫色半导体发光二极管激发下Sm^(3+)掺杂的铋碲酸盐玻璃的光谱能量分布与量子产率计算

采用积分球光谱测试系统,在紫色半导体发光二极管激发下,对Sm3+掺杂的低声子能量、高折射率铋碲酸盐玻璃的荧光光谱进行测试。荧光测试系统由直径为25.4 cm的积分球,配以CCD探测器组成,通过标准卤素灯定标,辅助卤素灯校正积分球内环境变化,解析出样品的绝对光谱能量分布,并进一步计算出光通量分布、光量子数分布,求得辐射通量、光通量、荧光量子产率等荧光特征参数。测试与计算结果表明,对应可见区Sm3+四个特征发射峰,总辐射通量为55μW,总荧光量子产率为4.07%;可见区内,样品受激后光通量为0.02 lm。文章首次将积分球法应用于多通道跃迁稀土离子荧光性能的测试,实现了荧光特性准确评价为目的的绝对光谱能量分布测试,为发光与激光材料光学性能的精确测量与表征提供了一种新方法。

PbO对Tm^(3+)/Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃三基色上转换发光的影响

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的PbO,研究了PbO对基质样品拉曼光谱以及Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。结果表明,随着PbO含量的增加,样品的最大声子能量下降比较明显,同时样品的声子态密度也有减小趋势;在975nm波长激光二极管(LD)激励下,随着PbO含量的增加,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换蓝光(480nm)、绿光(546nm)和红光(662nm)的发光强度都有明显增强,且PbO的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响。

Yb^(3+)浓度对掺铥碲酸盐玻璃的热稳定性及光谱性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备70.75TeO_2-19ZnO-9.5La_2O_3-0.75Tm_2O_3-xYb_2O_3碲酸盐玻璃,使用差示扫描量热仪(DSC)分析了玻璃样品的热稳定性,表明样品均具有良好的热稳定性。根据紫外-可见-近红外分光光度计测量得到的玻璃吸收光谱,结合Judd-Ofelt理论,计算了Tm^(3+)在玻璃中的Judd-Ofelt强度参数、自发辐射概率A、荧光分支比β和辐射寿命τR等光谱参数。结果表明,当Yb^(3+)掺杂浓度为0.625mol%时,Tm^(3+)在~3H_4处的荧光寿命最长,为0.443 ms,表明铥镱共掺杂碲酸盐玻璃有望成为一种理想的S波段光纤放大器用基质材料。

WO_3含量和除水工艺对Tm^(3+)掺杂的碲酸盐玻璃1.8μm发光的影响

本文研究了(90-x)TeO2-xWO3-3ZnO-6La2O3-1Tm2O3[(x=10%,20%,30%,40%)(摩尔分数)]碲酸盐玻璃(以下简称TWZL玻璃)的热稳定性和光谱性质,讨论了WO3含量和除水工艺对1.8μm发光的影响.研究发现:掺入一定量的WO3不但可以改善玻璃的热稳定性和提高玻璃转变温度(Tg),而且会增强Tm3+的1.8μm发光.但是当WO3含量超过30%时,玻璃热稳定性恶化,出现析晶现象.除水工艺对发光的影响明显,通入一段时间的氧气可以有效提高Tm3+的1.8μm发光.实验研究表明,60TeO2-30WO3-3ZnO-7La2O3玻璃是一种理想的2.0μm波段激光器的基质材料.

Er^(3+)单掺和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3+/Yb3+共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命。计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb3+与Er3+近红外发射强度比值变化情况及Er3+→Yb3+的反向能量传递机理。结果表明:Er3+单掺玻璃系统在1.53μm附近的最大发射带宽可达90 nm;适量的Yb3+引入到掺Er3+玻璃中,可有效地减小Er3+:4I13/2能级的消布居速率,提高Er3+:4 I13/2→4 I15/2的发射强度和Er3+:4 I13/2能级的寿命。

光学碱度与能量传递对Bi/Yb^(3+)共掺杂锗酸盐玻璃近红外发光性质的影响（英文）

采用传统高温熔融法制备了Bi/Yb^(3+)共掺杂锗酸盐玻璃,通过吸收光谱、近红外光谱和荧光衰减寿命测试,研究了玻璃样品的近红外发光性质.研究结果表明,玻璃样品在980 nm或808 nm激光激发下,均能同时观察到Yb^(3+)离子和Bi离子的近红外发光,Yb^(3+)离子与Bi离子之间存在相互能量传递.随着Yb^(3+)离子浓度的增加,玻璃基质的光学碱度和Yb^(3+)离子到Bi离子的能量传递效率均增加,讨论了能量传递效率的提高对Bi离子发光的增强作用与光学碱度增加对Bi离子发光的削弱作用的竞争影响机制,获得了Bi/Yb^(3+)离子共掺杂锗酸盐玻璃的近红外发光的机理.

三维立体显示用稀土掺杂氧卤碲酸盐玻璃

制备了一种新的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃。研究了基质玻璃的热稳定性能、Raman光谱和上转换发光。发现:氧卤碲酸盐玻璃具有好的热稳定性能和低的声子能量,在980nmLD激发下,可同时观察到明显的蓝色(476nm)、绿色(530nm和545nm)和红色(656nm)上转换发光。上转换蓝光(476nm)是由于Tm3+离子1G4→3H6跃迁,上转换的绿光(530nm和545nm)是由于Er3+离子2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁,上转换红光(656nm)是由于Er3+离子4F9/2→4I15/2跃迁。