Tm3+掺杂Ge-Ga-Se-CsI玻璃中红外发光和增益特性研究

用熔融急冷法制备了系列Tm3+掺杂浓度的Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃样品,通过测试的吸收光谱和Judd-Ofelt 理论计算了Tm3+离子的强度参数(Ωi,i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、以及辐射寿命(Trad)等光谱参数.研究了800 nm激光泵浦下样品红外荧光特性与掺杂浓度之间的关系,计算了常温下Tm3+:3 F4→3 H6(1.8 μm)和3H5→3F4(3.8μm)发射截面以及3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的增益截面与波长的函数关系.     

Tm3+离子浓度对碲酸盐玻璃热稳定性及光谱性能的影响

用高温熔融冷淬法制备Tm3+离子掺杂75TeO2-20ZnO-5La2O3碲酸盐玻璃,运用差示扫描量热仪(DSC)分析了玻璃样品的热稳定性,结果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,运用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子在碲酸盐玻璃中的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.当掺杂浓度为0.8mol％时,玻璃热稳定性好,3H4的荧光寿命最长,为0.285ms,有望成为一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料.     

Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器增益特性

中红外2.0～3.5μm 波段激光在医疗、空气污染监测和军事等领域有着重要的应用前景。采用真空熔融淬冷法制备了 Tm3+/Ho3+共掺的Ge20Ga5Sb10S65硫系玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下的荧光光谱,通过Judd–Ofelt和Mc-Cumber理论计算了Tm3+/Ho3+的辐射寿命、自发辐射几率和受激发射截面等光谱参数。在此基础上,研究了双掺离子之间的能量传递和Tm3+–Ho3+的多种跃迁过程,给出了详细的4能级系统的速率方程,并结合光功率传输方程,得出Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器在2μm波段的增益特性。数值模拟结果表明：Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤在2μm波段的增益值达27 dB,增益带宽为112 nm,最佳掺杂光纤长度L=300 cm,所需泵浦功率Pp=200 mW,可用于2μm波段宽带放大。     

掺铒钨碲酸盐玻璃光谱性质的研究

研究了掺铒钨碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱。应用JuddOfelt理论计算了Er3+的光谱强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。从光谱强度参数的计算说明掺铒钨碲酸盐玻璃中Er—O键的共价性强于碲酸盐玻璃中Er—O键的共价性。玻璃的荧光半高宽为52nm,大于Er3+在磷酸盐和硅酸盐玻璃中的荧光半高宽。应用McCumber理论,计算了钨碲酸盐玻璃中Er3+离子在峰值波长1532nm的受激发射截面,为0.91×10-20cm2,大于Er3+在碲酸盐玻璃中的受激发射截面0.75×10-20cm2。由于掺铒钨碲酸盐玻璃的玻璃转变温度高、有较大的声子能量、较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,是制作高增益的光波导放大器的理想材料。     

碘化铅对Dy3+掺杂GeS2-Ga2S3玻璃荧光光谱性质的影响

采用熔融淬冷法制备了掺杂浓度为0.3%(质量分数)的Dy3+:(100–x)(0.8GeS2–0.2Ga2S3)–xPbI2(x=5,10,15,摩尔比)系列硫卤玻璃样品,测试了样品热稳定性、折射率、密度、吸收光谱、近红外及中红外荧光光谱。应用Judd–Ofelt理论计算了Dy3+在系列样品中的强度参数(Ωt,t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参数。讨论了PbI2含量对样品的吸收光谱、光谱参数以及荧光光谱的影响。在Dy3+掺杂样品中,PbI2含量的增加有效地提高了1 330 nm和2 860 nm处的荧光强度。计算了0.3%Dy3+掺杂68GeS2–17Ga2S3–15PbI2玻璃在1 330 nm和2 860 nm处的受激发射截面值分别为3.63×10–20 cm2和1.57×10–20 cm2,2 860 nm处的量子效率为83.8%。     

Yb~(3+)/Ho~(3+)共掺Ge_(25)Ga_5S_(70)玻璃中红外发光特性

用熔融急冷法制备了系列Yb3+/Ho3+共掺Ge25Ga5S70硫系玻璃,测试了样品的吸收光谱以及980nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性,用Judd–Ofelt理论计算分析了单掺Ho3+在Ge25Ga5S70玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。研究了Yb3+/Ho3+共掺样品在980nm激光泵浦下获得的Ho3+:2.9μm中红外荧光光谱性质,表明Yb3+/Ho3+之间存在能量共振转移。当固定Yb3+掺杂浓度为0.5%(质量分数,下同),随着Ho3+掺杂浓度从0增加为0.7%,Yb3+:2F5/2能级寿命明显单调下降,说明Yb3+/Ho3+之间有效的能量传递主要来源于Yb3+:2F5/2能级向Ho3+:5I6能级的共振能量传递。运用Futchbauer-Ladenburg公式计算比较了不同掺杂浓度下Ho3+:5I6→5I7跃迁的受激发射截面。     

Er3+掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的发光性质

制备了不同组成和掺Er3 量的TeO2 WO3ZnO(TWZ)玻璃样品 ,测量了样品的吸收光谱和 970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命。对制得的Er2 O3掺杂摩尔分数为 0 .6%的玻璃样品 ,由吸收光谱测得的 1.5 μm峰值吸收截面及计算的受激发射截面分别为 0 .74～0 .77pm2 和 0 .86～ 0 .90pm2 ,且玻璃的组成对其影响很小 ;Er3 在摩尔组成为 75TeO2 2 0WO35ZnO的TWZ玻璃中具有较大的荧光发射半高宽 (fullwidthathalfmaximum ,FWHM) ,且随掺Er3 量的增加 ,Er3 1.5 μm发射荧光强度和FWHM总体呈增加趋势 ,实验得到掺Er3 量为 3 .3 4× 10 2 0 /cm3时的FWHM为 80nm。研究同时发现Er3 在TWZ玻璃中具有很好的溶解性且其浓度猝灭效应较小     

Spectral Properties of Tm^（3＋）-Doped BaY2F8 Crystals Grown by Temperature Gradient Method

采用温度梯度法成功生长出BaY2F8晶体和Tm3＋：BaY2F8晶体。测试了Tm3＋：BaY2F8晶体的室温吸收光谱和室温、低温荧光光谱;根据Judd–Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数i（i=2,4,6）为：2=0.364 1×10–20cm2,4=5.750 9×10–20cm2,6=2.533 9×10–20cm2。计算并分析了Tm3＋：BaY2F8晶体各激发能级的自发辐射跃迁几率、荧光分支比、荧光寿命和积分发射截面积等光谱参量,从计算的结果可以看出3F4→3H6跃迁有较大的荧光寿命、积分发射截面,易于实现人眼安全波段的激光震荡。结合室温和低温的荧光发射谱,定性阐述了随着温度的降低,荧光发射峰的强度增强,并且主要发射峰的半峰宽变窄。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧玻璃的光谱性质

制备了Tm3+/Yb3+共掺杂的20GaF3-15InF3-17CdF2-15ZnF2-10SnF2-3P2O5-(20-x-y)PbF2-xTmF3-yYbF3(x=0.2～2,y=1～4)系列玻璃。室温下,通过其吸收光谱,运用Judd-Ofelt理论计算了样品的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射几率、荧光分支比和荧光寿命等光谱参数。研究发现,增加Tm3+掺入量对Ω2影响不大,Ω4、Ω6的值有增大的趋势。在980nm激发下的荧光光谱中,观察到5个上转换发射峰,其中发光较强的464nm的蓝光是三光子过程,650nm的红光和800nm的红外光是双光子过程,并讨论了其上转换发光机理和Tm3+、Yb3+掺杂浓度对发光强度的影响。     

掺Bi的MgO-CaO-Al_2O_3-SiO_2玻璃的吸收和近红外发光特性

研究了4种不同Bi_2O_3掺杂量(0.5%,1%,2%和3%,摩尔分数)的23MgO-11CaO-15Al_2O_3-51SiO_2(摩尔比)玻璃的发光特性。测量了吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。通过电子顺磁共振图谱观察了玻璃受γ辐射前后结构的变化,探讨了玻璃颜色变化和近红外发光的机理。结果表明:在500nm激发下,随着Bi_2O_3掺杂量从1%到3%的逐渐增加,发光波长发生红移,荧光半高宽从312nm增加到352 nm;最优的Bi_2O_3掺杂量为1%,玻璃的受激发射截面和荧光寿命的乘积为3.10×10~(-24)cm~2·s;γ辐射后发光强度的增加和玻璃颜色加深的现象说明Bi掺杂玻璃的近红外发光中心可能是低价态的Bi离子或者Bi团簇。     

Tm~(3+)掺杂KYb(WO_4)_2自激活激光晶体生长与光谱特性分析

以K2W2O7为助熔剂,Tm3+掺杂摩尔分数为8%,采用顶部籽晶提拉法生长出了单斜晶系的铥掺杂钨酸镱钾[Tm3+:KYb(WO4)2,Tm:KYbW]晶体.测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属.测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱,计算了相应的光谱参数.吸收光谱显示:Yb3+在945,958nm处吸收峰最强,半峰宽为91 nm.荧光光谱表明:Tm:KYbW晶体在1 735nnl和1 759nm附近有较强的发射峰,主峰1 759nm处的发射线宽达146nm,因此,Tm:KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质.晶体的上转换荧光谱表明:在481 nm和646nm处分别得到了上转换蓝光和红光,并分析了相应的上转换机制.     

铋碲酸盐玻璃中钐离子的光学和光谱特性

制备了高折射率钐离子掺杂铋碲酸盐玻璃,测量并利用Brewster定律计算的玻璃折射率nd=2.344。测试与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了拟合,求得Sm3+的光谱参量Ωt(t=2,4,6)分别为4.73×10~(-20),2.78×10~(-20),1.77×10~(-20)cm2,并进一步计算了Sm3+在玻璃中各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。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极管是Sm~(3+)掺杂铋碲酸盐玻璃有效的泵浦光源。     

Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷的光学性能（英文）

以Ca(NO3)2、Er(NO3)3、Yb(NO3)3、KF和NaF为原料,采用热压烧结方法制备出Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷。测试了样品室温吸收光谱和发射光谱。利用Judd–Ofelt理论分析了样品的光学性能,并对吸收光谱进行计算拟合,得到光谱参数t(t=2,4,6),根据光谱参数t计算出Er3+某些能级的的跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命和品质因子,讨论并比较了Er3+-Yb3+和Er3+-Na+共掺对CaF2透明陶瓷光学性能的影响。结果表明:掺杂Yb3+和Na+改变了Er3+光谱参数;Er3+-Yb3+共掺有利于提高样品的荧光强度;Er3+-Na+共掺有利于提高荧光寿命。     

Yb3+掺杂的锗硅酸盐玻璃的物理和光谱性质

选取摩尔组分为xGeO2-(60-x)SiO2-19CaO-15K2O-5Na2O-Yb2O3(x=0,5,15,20,30,35,45,60)的玻璃为研究对象。通过测试样品的物理和光谱性质,应用倒易法计算Yb^3 离子的受激发射截面σemi。讨论了玻璃中GeO2和SiO2的组成变化对玻璃物理性质、Yb^3 离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对Yb^3 荧光寿命的影响。结果表明：Yb^3 掺杂锗硅酸盐玻璃具有较长的荧光寿命和较大的受激发射截面,是一种新型的Yb^3 掺杂双包层光纤激光器候选基质材料。     

掺铒铋酸盐玻璃和掺铒碲酸盐玻璃的荧光俘获和浓度猝灭效应

用高温熔融法制备了系列掺铒铋酸盐和碲酸盐玻璃,用分光光度计测试吸收光谱,并用荧光光谱仪测试了不同铒离子掺杂浓度时玻璃样品的荧光光谱和荧光寿命.结果显示:掺铒后,铋酸盐玻璃和碲酸盐玻璃中存在着强烈的荧光俘获和浓度猝灭效应.随着玻璃中铒离子掺杂浓度的增加,1.53 μm波段荧光谱展宽,1 560 m波长处荧光次峰增强,但相对于铋酸盐玻璃,碲酸盐玻璃具有更为强烈的荧光俘获效应.同时,随着铒离子掺杂浓度的增加,4I13/2能级荧光寿命和1.53 μm波段荧光强度呈先增加后减小趋势.根据Dexter能量转移理论,计算并分析比较了这2种宽带玻璃系统中铒离子发生浓度猝火的临界距离R0及相互作用参数Cer-Er.     

Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷的光学性能

以Ca(NO3)2、Er(NO3)3、Yb(NO3)3、KF和NaF为原料,采用热压烧结方法制备出Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷。测试了样品室温吸收光谱和发射光谱。利用Judd-Ofelt理论分析了样品的光学性能,并对吸收光谱进行计算拟合,得到光谱参数?t (t=2,4,6),根据光谱参数?t计算出Er3+某些能级的的跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命和品质因子,讨论并比较了Er3+-Yb3+和Er3+-Na+共掺对CaF2透明陶瓷光学性能的影响。结果表明：掺杂Yb3+和Na+改变了Er3+光谱参数;Er3+-Yb3+共掺有利于提高样品的荧光强度;Er3+-Na+共掺有利于提高荧光寿命。     

Dy3+掺杂Ge-Ga-Se硫系玻璃的性质

实验制备了Dy3+掺杂Ge-Ga-Se系统硫系玻璃样品,测试了玻璃的密度、显微硬度、可见-红外透射光谱、荧光光谱以及荧光寿命.根据玻璃的密度计算了玻璃的摩尔体积以及致密度.讨论了玻璃的这些性能随系统平均配位数＜r＞的变化关系.实验结果表明该系统中配位数大于2.67的玻璃在1.3 μm具有较好的发光性能,荧光寿命在440～530μs之间,当玻璃组成位于化学门槛即平均配位数为2.73时玻璃的发光强度最强.     

敏化剂离子对Tm~(3+)掺杂的镓锗玻璃1.47-μm发光特性研究

报道了Tm3+掺杂的15Ga2O3-75Ge O2-10Na2O玻璃1.47-μm发光,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数t(t=2,4,6)、自发辐射几率A、荧光分之比β等各项光谱参数以及峰值发射截面σepeak。通过测量光谱性能研究了敏化剂离子(Ho3+,Tb3+,Sm3+,Dy3+)掺杂浓度对Tm3+离子1.47-μm波段发光性能的影响,分析了Tm3+和这些敏化剂离子之间的能量传递过程。研究表明镓锗钠玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料,而掺杂一定浓度的敏化剂离子迅速降低了Tm3+:3F4能级的粒子数,而对3H4能级粒子数影响不大,极大地提高了Tm3+离子在1.47-μm波段的发光效率,且Tb3+是最有效的敏化剂离子。     

碘化铅对Dy3+掺杂GeS2-Ga2S3玻璃荧光光谱性质的影响

采用熔融淬冷法制备了掺杂浓度为0.3%(质量分数)的Dy3+:(100-x)(0.8GeS2-0.2Ga2S3)-xPbI2(x=5,10,15,摩尔比)系列硫卤玻璃样品,测试了样品热稳定性、折射率、密度,吸收光谱、近红外及中红外荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Dy3+在系列样品中的强度参数(Ω,t=2,4...     

Er~(3+)掺杂Ge_(25)Ga_(10)S_(65)玻璃的中红外发光及多声子弛豫

用熔融急冷法制备系列掺杂不同KBr含量且一定量Er3+浓度的Ge25Ga10S65硫卤玻璃,测试样品折射率、吸收光谱及近中红外荧光光谱。通过吸收光谱计算Er3+吸收谱线的振子强度,应用Judd-Ofelt理论计算分析Er3+在不同系列Ge25Ga10S65玻璃的强度参数(Ωi,i=2,4,6)和4I11/2能级的计算能级寿命(τc),并与测量能级寿命(τm)进行比较,研究其能级寿命的变化规律。结果表明:随着KBr浓度的增加,4I11/2的τc和τm均有所增加,τm=(6.61±0.19)ms,τc=10.82ms。研究样品玻璃中Er3+:4I11/2→4I13/2能级间跃迁过程中的多声子弛豫率(Wmp)跟KBr浓度之间的关系,结果表明:随着KBr浓度的增加,4I11/2→4I13/2能级间跃迁过程中的Wmp有所减小,为133～58/s。