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.     

YAG:Ce,Yb近红外下转换荧光粉中的离子簇集

通过457 nm和915 nm连续激光器对固相反应法和溶胶-凝胶法制备的YAG:Ce,Yb荧光粉中的Yb3+近红外发光和可见上转换发光能量转移机制进行了研究。两种激发下,溶胶-凝胶法样品的近红外发光猝灭浓度均在5%左右,发光强度变化曲线趋势相近;固相反应法产物,915 nm直接激发猝灭浓度为5%左右,457 nm间接激发猝灭浓度为10%左右,说明固相反应法掺杂离子分布更不均匀。样品中存在来自Yb3+到杂质离子间能量传递和Yb3+-Yb3+离子对的两种上转换发光;固相反应法产物Yb3+-Yb3+离子对协同发光强于溶胶-凝胶法产物,说明Yb3+离子簇集现象较为明显,可能降低此类材料的实际近红外转换效率。     

Tm3+,Yb3+共掺的氟铝基玻璃的能量传递与上转换发光

在 970 nm L D激发下 ,研究 Tm3 ,Yb3 共掺的 Al F3 基 (AYF,AZF)玻璃能量传递和上转换发光性质。发现对于 Tm3 的浓度猝灭 ,蓝光跃迁比近红外荧光跃迁表现更明显 ;对 4 76 nm蓝光跃迁 ,AYF和 AZF玻璃 Tm3 最佳掺杂浓度都为 0 .1mol- % ;而对 793nm的近红外跃迁 ,Tm3 最佳掺杂浓度为 0 .3～ 0 .5mol- %。AYF玻璃的 Yb3 离子最佳掺杂浓度为 5mol- % ,AZF玻璃则为8～ 10 mol- %。 Tm3 (3 F4 )→ Yb(2 F5/ 2 )反向能量传递是引起 Yb3 离子对上转换荧光的浓度猝灭的重要原因。     

Tb3+-Yb3+离子对的近红外量子剪裁进展研究

近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱,激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb3+-Yb3+离子对备受关注。Tb3+吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb3+离子。Yb3+离子跃迁辐射出1000nm左右的近红外光。该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb3+-Yb3+离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。     

Er3+(10％):碲酸盐玻璃的近红外量子剪裁发光

测量了掺Er3+碲酸盐玻璃从紫外、可见到近红外的发光与激发光谱以及荧光寿命,发现1532 nm红外光与550 nm可见光的激发谱在波峰形状与峰值波长方面很相近;当Er3+离子浓度从0.5％增加到10％,可见发光与激发光谱强度减小,红外发光与激发光谱强度增强;寿命曲线展现出显著的能量传递现象.研究结果表明所观察到的现象为近红外量子剪裁发光现象;4I9/2、4F9/2、4S3/2与2H11/2能级的双光子、双光子、三光子、三光子近红外量子剪裁效率上限值依次为193.8％、184.8％、277.9％与272.6％.     

钒酸钇晶体基质的合作能量传递导致的Yb~(3+)离子的双光子近红外量子剪裁

正太阳能电池新能源的研究是当前国家与社会发展的重大需求,稀土材料近红外量子剪裁现象就是"新能源"与"稀土高效发光"国际科技发展前沿的应用基础课题研究。研究了钒酸钇晶体(A)YVO_4和(B)Yb(0.45):YVO_4磷光体材料的近红外量子剪裁发光现象,实验测量了它们的激发谱、发光谱和荧光寿命。发现钒酸钇晶体基质的322 nm光激发能导致有效地从钒酸钇晶体基质到Yb~(3+)离子的二级的合作能量传递,进而导致了很强的Yb~(3+)离子的985.0 nm~2 F_(5/2)→F_(7/2)的近红外量子剪裁发光。另外,测量计算发现它的能量传递效率为η_(tr,0.45%Yb)=78.2%,总的理论量子剪裁效率上限值为η_(0.45%Yb)=178.2%。该研究对改善太阳能电池效率有一定意义。     

Yb3+对掺铒碲酸盐玻璃红外和上转换发光的影响

研制了Er3+/Yb3+共掺TeO2-ZnO-La2O3玻璃,测试了Er3+离子的吸收谱、荧光谱和上转换发光谱,系统研究了975 nm抽运下Yb3+离子对于Er3+离子1.5 μm波段荧光性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随着碲酸盐玻璃中Yb2Os含量的增加,Yb3+离子对Er3+离子的能量传递增强,Er3+离子1.5 μm波段的荧光强度和上转换发光强度相应增大,但后者相对于前者增加更为迅速.通过对粒子数速率方程的理论模拟,计算结果与实验测量结果较为一致,表明Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种优良的潜在上转换激光器增益介质.对上转换发光分析表明,强烈的绿光和红光激发是基于双光子的吸收过程.     

Bi_2O_3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+共掺碲酸盐玻璃样品,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的重金属氧化物Bi2O3,研究了Bi2O3组分对基质样品拉曼光谱和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。结果发现,在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品中可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光。随着重金属氧化物Bi2O3组分含量的增加,玻璃基质的最大声子能量降低,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品的三基色上转换发光强度均有所提高,且Bi2O3组分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。     

Bi离子掺杂GeO2-Nb2O5-X玻璃的近红外宽带发光特性研究

用高温熔融法,制备了Bi离子掺杂浓度为1mol%的80GeO2-10Nb2O5-10X(X=Li2O,Na2O,CaO)系列玻璃。分别测定了样品的差热分析(DTA)曲线、吸收光谱、发射光谱、荧光寿命及傅立叶红外光谱(FTIR)。从DTA曲线估算出样品的结晶起始温度和软化温度的差值达200℃以上,该玻璃系统具有良好的热稳定性。在吸收光谱中,观察到由Bi掺杂所引起的约511nm和722nm两处吸收峰。在808nm波长的激光二极管(LD)激发下,观察到发光中心约为1 300nm、荧光半高宽(FWHM)约为200nm、荧光寿命约为133μs的宽带发光。在3组分玻璃中,含Li2O的玻璃具有最强的近红外宽带发光。从其红外吸收光谱可推断Bi3+与Bi5+共存于玻璃中,玻璃的近红外宽带发光可能起因于Bi5+。     

近红外量子剪裁透明纳米结构玻璃陶瓷

近年来,具有近红外量子剪裁效应的发光材料因其可对太阳光谱进行调制,从而降低硅太阳电池热化效应而得到学界关注.2005年,P.Vergeer等在磷酸盐粉体中共掺Tb3+/Yb3+离子对,首次实现了近红外光的量子剪裁发射:用蓝光激发Tb3+后,通过Tb3+向Yb3+的共合作能量传递,激发yb3+离子,并发射980 nm近红外光,理论发光量子效率接近200%.     

Broadband near-infrared luminescence and energy transfer in Bi singly-doped and Bi/Yb co-doped titanate glasses

Super-broadband near-infrared(NIR)emission from 1100 nm to 1600 nm is observed in Bi-doped titanate glasses at the excitation of 808 nm laser diode(LD).The effects of Bi content on the optical spectra are investigated.It is also found that the Bi-related emission intensity can be enhanced by Yb3+co-doping at the excitation of 980 nm LD.It should be ascribed to the energy transfer from Yb3+to active Bi ions.The energy transfer processes are studied based on the Inokuti-Hirayama(I-H)model,and the energy transfer of electric dipole-dipole interaction is confirmed to be dominant in Bi/Yb co-doped glasses.     

Er3+/Yb3+共掺氟氧微晶玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

制备了新的Er3+/Yb3+共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃,测试了荧光光谱、吸收光谱。研究了氟氧化物微晶玻璃中Er3+离子的上转换发光特性,采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析,拟合得到了强度参数,Ω2=4.4756,Ω4=1.0059,Ω6=1.2098。计算了样品的辐射寿命、跃迁几率、荧光分支比等光谱参数。结果表明,样品通过热处理形成了氟化物微晶,降低了声子能量,提高了上转换效率。绿光、红光上转换荧光强度比玻璃样品增强约2到3倍。Judd-Ofelt理论分析表明Er3+/Yb3+共掺氟氧微晶玻璃具有较高的上转换效率,是制作微型激光器和三维立体显示的优良材料之一。     

共掺Er3+:Yb3+的磷酸盐激光玻璃及其应用

介绍了共掺Er^3 ：Yb^3 的磷酸盐激光玻璃的特点、光谱性质、能级结构、速率方程及其制作过程中各种因素对磷酸盐玻璃的激光性能带来的影响以及这种激光玻璃在各方面的应用。列举了共掺Er^3 ：Yb^3 的磷酸盐玻璃的一些参数，并将其与其他基质的掺Er^3 激光玻璃进行了比较，同时还介绍了其在国内外的进展状况。     

Er3+/Yb3+共掺Bi2O3-GeO2-Na2O玻璃的上转换发光

研究了不同Er3 /Yb3 掺杂比46Bi2O3-44GeO2-10Na2O(B46G44N10)(摩尔分数)玻璃的吸收光谱、红外吸收谱和上转换光谱性质,分析了玻璃中Yb3 敏化Er3 的上转换发光机制。测试了Er3 离子在不同Yb3 浓度下玻璃中的上转换荧光强度,得到最佳的掺杂质量比Er3 ∶Yb3 =1∶6。计算了在980 nm激发下Er2O3质量分数为0.5%和Yb2O3质量分数为3.0%的Er3 /Yb3 共掺B46G44N10玻璃的绿光上转换效率为2.27×10-4。比较了不同基质材料玻璃的上转换效率,结果表明B46G44N10玻璃是一种良好的上转换基质材料。     

Yb~(3 )-Ho~(3 )双掺杂ZBLAN玻璃中Ho~(3 )的上转换发光

室温下用ＬＤ（０．９７μｍ）作为激发源，测出不同双掺浓度（Ｙｂ３＋－Ｈｏ３＋）玻璃Ｙｂ３＋敏化Ｈｏ３＋离子的可见上转换发光光谱，给出了单掺和双掺玻璃中的Ｙｂ３＋荧光寿命。双掺玻璃中Ｙｂ３＋荧光寿命明显降低，Ｙｂ３＋对Ｈｏ３＋离子的敏化上转换发光是非常有效的，并讨论了敏化机理。     

Yb,Tm和Yb,Er掺杂硅酸盐玻璃中的双色荧光

在硅酸盐玻璃中分别掺杂Yb3 ,Tm3 和Yb3 ,Er3 ,在半导体激光的激发下发出双色荧光.Yb3 ,Tm3 掺杂发射出蓝色480 nm荧光和近红外1650 nm荧光,Yb3 ,Er3 掺杂发射出绿色550 nm荧光和近红外1550 nm荧光.可见荧光是由于Yb3 离子与Tm3 ,Er3 等离子的能量上转换过程有着敏化作用形成的.这种双光子或多光子过程虽然微弱,但Yb3 的敏化作用使可见和红外荧光都有较大的增强.而近红外的荧光仍是主要的荧光谱线,有较大的荧光强度.     

Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Ho3+单掺和Ho3+/Yb3+共掺、组分为TeO2-ZnO-Na2O的碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt(JO)理论计算分析了玻璃的强度参数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等各项光谱参数。通过测量上转换光谱,着重研究了Yb3+掺杂对于Ho3+上转换发光性能的影响,分析了Yb3+/Yb3+以及Yb3+/Ho3+间的能量传递过程。结果显示,975nm泵浦下Ho3+的上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Ho3+间的能量传递过程,并计算得到了声子贡献比和能量传递微观参数。同时,计算分析了Ho3+:5 I7→5 I8能级跃迁的吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Yb3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为上转换激光器和2.0μm波段固体激光器的潜在增益基质。     

Yb3+和Er3+双掺氟氧玻璃的制备与荧光特性的研究

为了提高上转换玻璃在蓝绿波段的发光效率，以期望实现蓝绿波段的短波长激光器．以45PbF2 45GeO2 10WO3为基质组份，双掺Yb^3 和Er^3 稀土离子．采用熔融技术，退火温度为380℃，恒温4h以上．制得样品。用V-棱镜测得基质折射率为1．517．样品折射率为1．65。同时利用紫外-可见-红外光谱仪在0．35～2．5μm的波长范围内测试得到样品的透过率，发现基质玻璃在可见与近红外的透过率大于73％．而掺入Er^3 /Yb^3 的上转换玻璃透过率大于50％，并且有稀土离子的特征吸收峰。用日本生产的Hitachi F-4500荧光光度计．激发波长为980nm．观测激发光谱，样品在545nm处有一较强的发光峰，在650nm处有一个相对弱的发光峰。