氟氧化物玻璃陶瓷中上转换发光强度与泵浦激光功率的非平方关系

用960nm半导体激光器作泵浦源,研究了Er^3 和Yb^3 共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中Er^3 的上转换发光的性质。绿光上转换发光是双光子过程,但绿色上转换发光强度与泵浦激光功率是非平方关系,随着泵浦激光功率的增加,上转换发光强度逐渐趋于饱和。用Er^3 -Yb^3 系统的动力学平衡方程解释了这种现象,在氟氧化物玻璃陶瓷中稀土离子的上转换发光主要是受Er^3 和Yb^3 之间较强的背向能量传输过程影响的。     

掺Er3+的新型GeS2-In2S3-CsI玻璃双光子吸收绿光上转换发光研究

用熔融急冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,研究了该样品的吸收光谱和上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参数.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(527 nm、548 nm),分别对应于4H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,且548 nm绿光强度大于527 nm绿光强度.同时研究了绿光(527 nm、548 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.90和2.06,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+含铟(In)硫系玻璃有望应用于可见光激光器、高密度光储存、三维色彩显示等领域.     

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。     

980 nm激发下YLiF4:Er3+,Tm3+,Yb3+中的能量传递过程

利用水热法合成了YLiF4：Er^3＋，Tm^3＋．Yb^3＋，其中Er^3＋、Yb^3-和Tm^3＋的摩尔分数分别为2％、1．5％和2％。在这种共掺杂体系中，在980nm光的激发下，材料的上转换发光为白光，发光峰不仅分别位于665nm（651nm）、552nm（543）、484nm和450nm处，并在648nm处还观察到了一个发光峰，其中最强的发射为红光。蓝光主要来源于Tm^3＋的激发态^1G4到基态^3H6的跃迁，绿光来源于Er^3＋的^4S3/2和^2H11/2到基态^4I15／2的跃迁，红光既来源于Tm^3＋的^1G4→^3F4的跃迁，也来源于Er^3＋的^4F9/2→I15/2的跃迁。不同发射对应的激发光谱略有不同，当用不同波长光激发时，得到的发光不同，由此证明了Tm^3＋和Er^3＋之间存在能量传递，并且这种能量传递增强了红光的发射，降低了绿光的发射。     

显示器用上转换红色发光材料的特性研究

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发红光的上转换发光材料Er,Yb:YF3.该材料在980nm的大功率激光二极管激发下的发光光谱存在660nm、545nm、525nm、409nm几处峰值.对它们的上转换机理作了详细的讨论分析,它们分别是Er3 的4F9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,2H9/2→4I15/2跃迁产生的,且660nm红光和545nm、525nm绿光的激发是双光子吸收过程,409nm紫光的激发是三光子过程.Er,Yb:YF3,在980nm激光激发下得到强度较强的上转换红光,且强度较弱的绿光和紫光易于用多层膜滤除,在上转换发光显示器中是一种较好的发红光的材料.     

近红外飞秒激光照射下掺Er~(3+)纳米晶玻璃的红光-绿光调谐与增强

正3价的镧系稀土离子能级非常丰富。由于4f电子在内壳层,发光谱明锐、稳定,长时间照射不会漂泊。在红外光照射下,3价的镧系稀土离子能高效地将红外光转化为可见光发光、它们在照明、彩色显示、光存储、激光材料、生物标记等方面有广泛的应用、稀土离子发光的调谐和增强是该领域非常重要的研究课题。目前人们主要通过改变材料实现调色与增强。制备了两种掺杂Er~(3+)1%和5%的纳米晶玻璃。在1490 nm的飞秒激光照射下,浓度1%的纳米晶玻璃能够发出红光和绿光,但吸收率低,发光效率也低、高浓度的纳米晶玻璃吸收率高,发出红光的效率很高,但不能发出绿光、用800 nm飞秒激光和1490 nm飞秒激光同时照射5%的纳米晶玻璃,发现不但红光(660 nm)发光有所增强,绿光(550 nm)发光随800 nm激光的功率迅速增强。研究了红光和绿光随两柬光的延迟时间、功率的变化规律,发现红光-绿光的光强对比度可以非常方便地任意调节。实现了高浓度掺杂Er~(3+)纳米晶玻璃同一种样品的红光-绿光发光增强与调谐,并讨论了发光机制。     

应用于白光显示的碲酸盐玻璃上转换发光特性

用高温熔融法制备了Tm3+/Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理。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可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(525、546 nm)和蓝光(475 nm)三基色上转换发光,分别对应于Er3+的4F9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和Tm3+的1G4→3H6能级跃迁;随着Yb3+掺杂含量和泵浦功率的增加,样品的上转换发光强度都得到了一定程度的提高;通过调整稀土掺杂的浓度,得到了接近于标准白光(EE)发射。     

Tm3+/Yb3+共掺杂铋锗铅玻璃的上转换发光研究

设计并制备了一种组分为45Bi2O3-35GeO2-20PbO-0.02Tm2O3-xYb2O3(x=1.0,1.2,1.4,1.6和2.0 mol%)新型Tm3 /Yb3 共掺的铋锗铅玻璃材料,测量了玻璃的吸收光谱和上转换光谱,分析了玻璃中Tm3 的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算了铋锗铅玻璃BGP1.0中Tm3 离子的三个强度参量Ωt(t=2,4,6)、振子强度、自发跃迁辐射几率和荧光分支比等光谱参数.通过975 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的上转换蓝光(476 nm)和微弱的红光(653 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4 →3F4跃迁.同时研究了蓝光和红光上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其曲线斜率分别为2.87和2.41,表明蓝光和红光都是三光子吸收过程.研究结果显示,Tm3 /Yb3 共掺铋锗铅玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

Er^3＋,Yb^3＋掺杂氟氧化物微晶玻璃上转换发光的研究

测量了Er^3 掺杂氟氧化物微晶玻璃、Er^3 ,Yb^3 掺杂氟氧化物微晶玻璃退火前后3种样品的吸收光谱、激发光谱、上转换发光光谱及其强度随泵浦光强的变化,对比讨论了其上转换发光特性。     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

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.     

Er3+/Yb3+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.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.     

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。     

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。     

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。     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤与掺Yb3+光纤中上转换效应实验研究

报道了Er3+/Yb3+共掺双包层光纤中由于上转换效应产生的荧光现象,并将此荧光与掺Yb3+光纤中产生的绿色荧光进行了详细测量和对比分析,结果表明,Er3+/Yb3+共掺双包层光纤中的绿色荧光仍然是Er3+离子激发态吸收所产生,而Yb3+只起到能量搬运的作用,两种光纤受激产生的荧光光谱、功率,及其随泵浦功率的变化关系,都遵循不同规律。     

单模Er3+／Yb3+共掺双包层光纤上转换效应实验研究

为了研究单模Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤中的上转换效应,采用对比实验的方法,用荧光分光光度计测量了单模Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤的绿色荧光,并与掺Yb³⁺光纤的绿色荧光进行了对比分析。得到Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤中的绿色荧光仍然是Er³⁺离子激发态吸收所产生,而Yb³⁺只起到能量搬运作用的结果。结果表明,两种光纤受激产生的荧光光谱、功率及其随抽运功率的变化关系,都遵循不同规律。     

新型掺铒离子氧氟碲酸盐玻璃的光谱性质

探求新的具有优良的热学和光学性能的基质玻璃系统，是获得具有宽带宽和增益平坦的掺Er^3＋光纤放大器（EDFA）的一种有效途径。制备了一种新型氧氟碲酸盐玻璃TeO2-BaF2-LaF3，并对其热学性能和光学性质进行了测试。应用乍得-奥菲尔特（Judd-Ofelt）理论计算了Er^3＋离子的J-O理论参量和荧光寿命r。探讨了氟化物的引入对碲酸盐玻璃结构的改变的影响，并分析了其对玻璃的热学性质和光学性质的影响。实验发现，获得的氧氟碲酸盐玻璃具有优良的热学稳定性（△T=156.6C），宽的荧光半峰全宽（72nm），长的荧光寿命（r=4．9ms）以及良好的平坦增益特性。该玻璃系统有望成为新的宽带光纤放大器用基质玻璃材料。