掺Tm~(3+)氟锆酸盐玻璃2μm发光特性

研究了Tm3+掺杂氟锆酸盐玻璃的2μm发光特性。通过吸收光谱,运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算了J-O强度参量tΩ(t=2,4,6)以及Tm3+离子在玻璃中的自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射跃迁寿命等光谱参数。采用808 nm激光二极管(LD)抽运,获得了Tm3+离子在氟锆酸盐玻璃中的近2μm发射光谱。Tm3+离子在玻璃中的3F4→3H6跃迁峰值波长位于1.82μm处。研究表明,随着Tm3+离子浓度的增加,Tm3+离子之间发生明显的交叉弛豫过程(3H4→3F4,3F4→3H6),从而使得1.82μm处荧光强度明显增强,但当掺杂浓度进一步增加达到一定程度后,基于三能级稀土离子的浓度猝灭效应,该荧光强度明显降低。研究计算了氟锆酸盐玻璃中Tm3+…3F4→3H6跃迁对应的受激发射截面,结果表明,受激发射截面受Tm3+掺杂浓度的影响不大。     

Tm~(3+)掺杂锗碲酸盐玻璃的近2μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂浓度为0.25,0.5,0.75,1,1.25,1.5 mol%的40 Ge O2-35Te O2-15Pb O-5Al2O3-2.5Ca O-2.5Sr O锗碲酸盐玻璃.热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446℃,没有析晶峰.玻璃的最大声子能量约为750 cm-1.利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+的Judd-Ofelt参数Ωt(t=2,4,6)、不同浓度下Tm3+离子各激发态能级的自发辐射概率、荧光分支比以及辐射寿命等参数.采用808 nm波长抽运源测试了Tm3+离子的荧光光谱.发现掺杂浓度为1 mol%时约1.8μm处的荧光强度最强.根据Mc Cumber理论计算了3F4→3H6的发射截面,其峰值发射截面为6.5×10-21cm2.根据速率方程计算了玻璃中OH引起的Tm3+的3F4能级的无辐射弛豫速率,随着Tm3+浓度增加,OH对3F4能级的猝灭速率增加.这种玻璃有望研制成一种新型的约2μm的激光玻璃材料.     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同Al(PO3)3含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质.研究了不同摩尔百分数Al(PO3)3掺杂下Cr3 /Tm3 /Ho3 共掺氟磷酸盐玻璃在2.0μm处的发光特性.并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量.结果表明,随着Tm3 浓度增加,2.0μm处发光的强度逐渐增强.证明了Tm3(3F4)→Ho3 (5I7)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关.     

Tm3+掺杂SiO2-Al2O3-PbF2-AlF3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同Tm3 摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)…0.1(Al2O3)…0.1(AlF3)…0.5(PbF2)…x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3 的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3 各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3 掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47μm与约1.8μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3 的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3 跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。     

辐射光致发光玻璃物化性能及光谱性质研究

研究了摩尔比组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)]:y(AgNO3)=x:(100-x):4(x=90,80,70,60,50)的磷酸盐玻璃的物化性能和光谱性质随偏磷酸锂和偏磷酸铝含量变化的规律。结果表明,随着偏磷酸铝含量的增加,锂铝磷酸盐玻璃的密度、折射率、玻璃转变温度Tg和开始析晶温度Tx逐渐提高,化学稳定性增强。表明由于铝离子含量的增加增强了玻璃网络的链接而改善了玻璃的物化性质。当摩尔组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)3]:y(AgNO3)=70:30:4时,玻璃有最佳的紫外透射率、较好的辐照诱导吸收、较高的辐射光致发光强度和较低的前剂量。综合考虑玻璃的物化性能和光谱性能,摩尔组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)3]:y(AgNO3)=70:30:4的磷酸盐玻璃是用作辐射光致发光玻璃的理想材料。     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5):FOV的上转换发光

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5):FOV在975 nm半导体激光激发下的上转换发光.发现了位于363.6,(462.6,477.0),648.7,(699.7,680.7)和(777.6,800.7 nm)的几条上转换发光线,它们是Tm3 离子的1D2→H6,1G→H6,1G4→F4,3F3→H6和3H4→H6的荧光跃迁.为了确认它们的上转换机理,还测量了上转换发光强度F随975 am泵浦激光功率P改变的双对数曲线,结果证实了1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而1G4能级和H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光.     

Ce~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)共掺杂氟磷玻璃的上转换发光光谱

研究了Yb3+/Er3+共掺杂和Ce3+/Yb3+/Er3+三掺杂及其随着Al(PO3)3含量改变的氟磷玻璃的光谱性能。从能量匹配及能级结构角度出发分析了Ce3+和Al(PO3)3对其光谱性能的影响。结果表明:在Yb3+/Er3+比为4:1不变而同步增加其含量时,其上转换发光出现了由绿光到黄光再到红光的变化;随着玻璃中Ce3+的引入,产生了Er3+的4I11/2→4I13/2能级间无辐射弛豫速率增加现象,且上转换发光都有一定程度的减弱。随着Al(PO3)3含量的改变,其减弱程度也发生相应的改变。同时,通过对其上转换机理的分析得出了红、绿、蓝发光的光子过程。     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm（0.35）Yb（5）∶FOV的上转换发光

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5)∶FOV在975nm半导体激光激发下的上转换发光。发现了位于363.6,(462.6,477.0),648.7,(699.7,680.7)和(777.6,800.7nm)的几条上转换发光线,它们是Tm3 离子的1D2→3H6,1G4→3H6,1G4→3F4,3F3→3H6和3H4→3H6的荧光跃迁。为了确认它们的上转换机理,还测量了上转换发光强度F随975nm泵浦激光功率P改变的双对数曲线,结果证实了1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而1G4能级和3H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光。     

Tm3+和Ho3+双掺氟锗酸盐玻璃的中红外发光性质质

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的强度参量（Ω2,Ω4,Ω6）,自发辐射跃迁几率Ar,辐射寿命τ等光谱参量。根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ)。在808nm激光二极管激发下,研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0µm的红外发射光谱。结果表明,一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+（3F4）→Ho3+（5I7）之间的能量转移效率,增强了~2.0µm的红外发光。     

Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃的直接上转换敏化发光

本文首次研究了Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃在966nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。测量发现存在很强的^1G4→^3H6的474nm三光子和较弱的^1D2→^3H6的362nm,^1D2→^3F4的452nm,^1G4→^3F4的650nm三光子以及^3F3→^3H6的681nm二光子上转换发光。并对他们的上转换机理做了简要的讨论分析。     

Tm3+/Yb3+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.     

Spectroscopic Properties and Energy Transfers in Tm3+ and Yb3+/Tm3+ Doped Fluoroaluminate Glass

The mechanisms of Tm3+ →Tm3+ and Yb3+ Tm3+ energy transfers and fluorescence properties have been investigated in both Tm3+ and Yb3+/Tm3+ AYF glasses. The cross-relaxation process, 3F4 + 3H6 → 23H4, is proved, which makes the optimum Tm3+ concentration of 1.77 μm fluorescence(3H4 → 3H6) much higher than 1.45 μm fluorescence (3F4 → 3H4) in Tm3+ :AYF glasses. In Yb3+/Tm3+ :AYF glasses, the stronger concentration quenching of 476 nm emission than 797 nm emission is found under the 970 nm-excitation. The optimum concentration of Tma+ for 476 nm and 797 nm emission were about 0.1 mol-％ and 0.3～0.5 mol-％, respectively. The concentration quenching of Yba+ to upconversion fluorescence was also observed.     

Spectroscopic Properties and Energy Transfers in Tm ~(3 ) and Yb~( 3 )/Tm ~( 3 ) Doped Fluoroaluminate Glass

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ1 Ｇ4→ 3Ｈ6 (4 80ｎｍ)ｏｆＴｍ3 ｉｓｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｂｌｕｅｒｅｇｉｏｎ .Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ3Ｆ4→ 3Ｈ4(～ 1.45 μｍ)ｏｆＴｍ3 ｅｘｈｉｂｉｔｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｏｖｅｒｌａｐｗｉｔｈａｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｂａｎｄｏｆＨ2 Ｏ ,ｓｏｉｔｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄａｓａｕｓｅｆｕｌｓｏｕｒｃｅｆｏｒｗａｔｅｒｏｒｈｕｍｉｄｉｔｙｓｅｎｓｉｎｇ[1 ] .Ａｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ 1.45 μｍＴｍ3 ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓ…     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感

采用高温熔融淬火法成功的合成了Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的含有不同浓度Tm~(3+)的氟氧化物碲酸盐玻璃.测量了样品的吸收光谱,结果表明Yb~(3+)和Tm~(3+)成功掺入到玻璃基质中.在980nm激发下,样品在801nm(3H4→3H6)发射最强,在476nm(1G4→3H6)和651nm(1G4→3F4)发射较弱;分析了上转换发光强度与Tm~(3+)浓度依赖关系,确定了上转换发光的最佳掺杂浓度为0.1%Tm2O3;探讨Tm~(3+)的上转换发光机理和Tm~(3+)的浓度猝灭机理,结果表明在980nm激发下Tm~(3+)获得的能量主要来自于Yb~(3+)→Tm~(3+)的量传递,Tm~(3+)的浓度猝灭机理为Tm~(3+)-Tm~(3+)之间的交叉弛豫导致的无辐射能量传递,根据能量匹配的原则,给出可能的交叉弛豫通道.此外,在980nm激发以3F2,3和3H4作为热耦合能级研究分析了Tm~(3+)在氟氧化物碲酸盐玻璃中的温度传感性能,结果表明灵敏度随温度的升高而升高,说明Tm~(3+)掺杂的氟氧化物碲酸盐玻璃可以作为光纤传感材料,且在高温灵敏度更佳.     

970 nm抽运下Tm3+/Yb3+共掺氧氟玻璃的频率上转换发光

稀土离子掺杂的氧氟玻璃是一种新型上转换发光材料。制备了Tm^3／Yb^3＋单掺、共掺的摩尔分数为n（SiO2）-0．30,n（PbF2）-0．50,n=（Al2O3）=0．15,n（AlF3）=（0．049-x）,n（TmF3）=y,n（YbF3）=x（x=0,0．001,0．010,0．015,0．020,y=0,0．001）系统氧氟玻璃,研究了其上转换发光特性、分析了其上转换发光机理。研究发现,在970nm抽运光源激发下,Tm^3＋单掺时没有可见光上转换发射;而加入Yb^3＋后产生了强的蓝光（452nm,476nm）、红光（647nm）及近红外光（791nm）发射,分别对应如下辐射跃迁：^1D2→^3F4、^1G4→^3H6、^1G4→^3F4和^3H4→^3H6;且随着Yb^3＋离子浓度的增加上转换发光增强。在970nm光源抽运下用Yb^3＋敏化Tm^3＋可以显著提高其上转换发光强度,且随着Yb^3＋离子浓度的增加,增强了对抽运光源的吸收并提高了Yb^3＋到T^3＋”的能量转移几率,从而增强了上转换发光强度。     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

Eu/Tm/Tb掺杂硼硅酸盐玻璃的发光性能

采用熔融淬冷法制备了性能优越的Eu/Tm/Tb单掺、双掺和三掺的硼硅酸盐玻璃。测试了样品的激发和发射光谱,计算了CIE色坐标,研究了紫外激发下Eu/Tm/Tb掺杂的硼硅酸盐玻璃的发光性能。结果表明:在361 nm激发下,随着Tm~(3+)加入到Eu_2O_3掺杂的硼硅酸盐样品中,观察到Tm~(3+)的459 nm(1D_2→3F_4)锐线特征发射峰,同时由于Eu~(3+),Eu2+→Tm~(3+)的能量传递的存在降低了Eu2+的437 nm宽带峰及Eu~(3+)的589nm(5D0→7F1)和612 nm(5D_0→7F_2)的特征发射峰强度。在377 nm激发下,Eu/Tm/Tb三掺样品能够同时出现红、绿和蓝光。调节Eu2O3的含量能有效改变发光玻璃的发光强度和颜色,最终得到色坐标为(0.33,0.386 7)的发光玻璃。     

970nm抽运下Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的发光特性

研究了Er3+/Yb3+共掺、Tm3+/Yb3+共掺、Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃在970nm抽运下的荧光光谱和上转换光谱性质，测试了Er3+离子的4I11/2和4I13/2能级荧光寿命变化情况.结果发现Er3+/Yb3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的常规荧光谱线在1450—1700nm区域明显加宽，并在1630nm有一荧光峰，可能是Tm3+：1G4→3F2跃迁产生.上转换发光研究表明，由于碲酸盐玻璃声子能量低的缘故，三种共掺系统下都存在上转换发光现象.在Er3+/Yb3+/Tm3+共掺中，上转 关键词： Er3+/Yb3+/ Tm3+共掺 碲酸盐玻璃 荧光 上转换光谱     

Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺的硅酸盐玻璃上转换发光性能

采用高温熔融法制备了掺杂不同比例Yb~(3+)和Tm~(3+)的硅酸盐玻璃。吸收光谱表明,Yb~(3+)和Tm~(3+)在300~1 100 nm的吸收过程彼此不干扰。研究了玻璃样品在980 nm LD泵浦下的上转换发光行为,结果表明:Yb~(3+)/Tm~(3+)在477 nm(1G4→3H6)发射强烈的上转换蓝光,在654 nm(1G4→3F4)发射较弱的红光,在795 nm(3H4→3H6)发射微弱的红外光。提高Yb~(3+)的比例均能够提高477 nm蓝光、654 nm红光和795 nm红外光的发射强度。研究分析了上转换发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,结果表明上转换蓝光和红光发射均为三个光子过程,红外光发射为两个光子过程。分析了Yb~(3+)、Tm~(3+)在硅酸盐玻璃中上转换发光的机制。