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。     

Yb3+和Ce3+对Er3+掺杂碲酸盐玻璃光谱性质的影响

;在掺Er3 的70TeO2-20ZnO-5La2O3-5Nb2O5(各组成以摩尔比计)玻璃中引入Yb3 和Ce3 ,分析比较了975nm泵浦下Yb3 和Ce3 对于Er3 的1.5μm波段红外荧光和可见上转换发光特性的影响.结果表明:在掺Er3 的碲酸盐玻璃中引入Yb3 ,有效地提高了Er3 的1.5μm波段红外荧光强度、展宽了其荧光谱,也显著增强了可见上转换发光强度.随着玻璃中Ce3 的引入,进一步提高了Er3 的4I11/2→4I13/2能级间无辐射弛豫速率,1.5μm波段红外荧光也得到进一步增强,但可见上转换发光大幅减弱.与Er3 /Yb3 共掺相比,Er3 /yb3 /Ce3 共掺碲酸盐玻璃是一种更为理想的应用于1.5 μm波段宽带放大器的增益介质.     

不同掺杂浓度的NaGdF4∶Ho3+,Tm3+,Yb3+发光粉的上转换发光

采用水热法制备了掺杂不同比例Ho3 +/Tmn3+和不同Ylb3+浓度的NaGdF4∶Ho3+,Tm3+,Yb3+上转换发光粉,对其结构和上转换发光性能进行了表征.XRD研究结果表明:所有的样品均为六方结构NaGdF4.980 nm红外光激发下,稀土掺杂的NaGdF4发光粉显示分别来自于Ho3+离子5S2,5F4(Ho)→5I8 (Ho)跃迁发射的绿光,5F5 (Ho)→5I8(Ho)跃迁发射的红光,5 S2,5 F4(Ho)→5I7(Ho)跃迁发射的近红外光;来自Tm3+离子1D2(Tm)→3F4(Tm)和1 G4(Tm)→3H6 (Tm)跃迁发射的蓝光,1 G4(Tm)→3 F4(Tm)跃迁发射的红光,3H4(Tm) →3 H6 (Tm)跃迁发射的红外光.研究了Ho3 +/Tm3比例和Yb3+浓度对发光粉上转换发光性能的影响,并讨论了体系的上转换发光机制.计算的发光粉色坐标显示:掺杂Ho3 +/Tm3+比例和Yb3+浓度的变化能调控样品上转换发光颜色.     

Sc3+/Tm3+/Yb3+共掺六方NaYF4纳米粒子的上转换发光特性

稀土Tm3+和敏化剂(Yb3+)共掺NaYF4是目前发现的Tm3+上转换发光效率最高的材料,但还不能满足实际应用.实验中采用Sc3+/Tm3+/Yb3+共掺Na(Y1-x-y,Tmx,Yby)F4研究不同掺量Sc3+对Tm3+上转换发光效率的影响.用X射线多晶衍射仪和透射电子显微镜分析水热法合成样品的物相结构和晶粒尺寸...     

Tm3+-Yb3+双掺Li2O-B2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备及表征

本文制备了以Li2SiO3为主晶相Li2O-B2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷,并研究了B2O3的含量对于玻璃陶瓷结构的影响.利用DSC、XRD和SEM等测试手段进行了表征.以Tm3+/Yb3+共掺作为上转换研究对象,研究了该系玻璃陶瓷的光谱性质.在980 nm激光激发下,Tm3+/Yb3共掺的LBS系玻璃陶瓷中观察到强的474 nm的蓝色、650nm的红色上转换发光,并确定蓝红光均为三光子过程.研究了上转换发光与Tm3+/Yb3+质量比的关系.     

Tm3+和Ho3+共掺KYb(WO4)2晶体生长与光谱特性

以K2W2O7作为助熔剂,Yb3+为敏化剂,采用泡生法生长掺8%(摩尔分数,下同)Tm3+和1%Ho3+的Tm,Ho∶KYb(WO4)2(Tm,Ho∶KYbW)晶体.采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析了晶体的结构;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...     

Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺TeO_2-ZnO-ZnX_2(X=F,Cl,Br)玻璃的结构和红外发光特性(英文)

采用熔融法制备TeO2-ZnO-ZnX2(X=F,Cl,Br)系统氧卤玻璃块体,并测定了玻璃的各项特征温度。通过Raman光谱和X射线光电子能谱分析了卤化物的引入对玻璃网络结构稳定性的影响。结果表明,加入ZnF2比加入ZnCl2或ZnBr2对Ho3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃的近红外荧光输出有更明显的效果和规律性。与加入ZnCl2和ZnBr2相比,加入ZnF2对Ho3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃近中红外的荧光输出影响更加明显和规律。ZnF2虽会抑制1μm处发光但能增强1.2和2μm的发光,同时2μm处荧光输出的量子效率也得到大幅提升。比起使用ZnBr2,使用ZnF2和ZnCl2替代ZnO能更好地提高玻璃的光学性能和热稳定性。在这3种卤化锌中,氟化锌对稀土发光的增强起着更为重要的作用。     

Ho,Tm:Yb_3Al_5O_(12)纳米粉体的制备与发光性能

以柠檬酸为络合剂,采用柠檬酸凝胶法制备了Ho,Tm:Yb3Al5O12(Ho,Tm:Yb AG)纳米粉体。研究得到最佳工艺条件为:柠檬酸与金属硝酸盐原子总数的摩尔比为1.5:1,煅烧温度950℃,煅烧时间2 h。通过对样品的扫描电子显微镜分析,得到Ho,Tm:Yb AG粉体平均粒径约为70 nm。测试了室温下样品的荧光光谱,结果表明:在1 958 nm处有较强发射峰,对应Ho3+的5I7→5I8能级跃迁。样品的上转换光谱表明,样品具有较强的上转换红光和近红外光。Ho3+和Tm3+掺杂量分别为1%和2%的样品(1%Ho,2%Tm:Yb AG)的发光强度较好,并讨论了发光跃迁机制。     

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。     

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.     

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。     

Tm3+掺杂硅酸盐玻璃的1.8μm光谱性质

研究了Tm掺杂硅酸盐玻璃的热稳定性、1.8μm荧光性质.测试了玻璃样品的特征温度、吸收光谱和荧光光谱:根据吸收光谱,计算并讨论了玻璃样品的吸收和发射截面、Judd-Ofelt参数、辐射跃迁几率和辐射寿命等光谱参量.计算得出Tm3+:3F4→3H6能级跃迁的辐射寿命达到5.62ms,受激发射截面和辐射寿命的乘积σem×τ...     

Tm3+掺杂玻璃光纤研究进展

2 μm波段光纤激光可被广泛应用于激光雷达、生物医疗、环境监测以及光谱学等领域,而Tm³⁺掺杂玻璃光纤是2 μm波段光纤激光重要的增益介质。本文从Tm³⁺掺杂玻璃的发光特性出发,介绍了Tm³⁺掺杂玻璃光纤的制备技术,综述了不同玻璃基质材料掺Tm³⁺光纤的研究进展。最后,指出了制备高性能Tm³⁺掺杂玻璃光纤需要解决的关键问题,提出了可能的解决方法,并对Tm³⁺掺杂玻璃光纤发展趋势进行了展望。     

Tm,Ho:YAG透明陶瓷的制备及性能（英文）

采用溶胶凝胶法制备Tm,Ho:YAG纳米粉体以及透明陶瓷,并对纳米粉体和透明陶瓷进行了分析。结果表明:在经过了900℃煅烧后,纳米粉体已经形成了YAG晶相,在785～398 cm~(–1)这一范围的特征振动峰是YAG特有的晶格所引起的振动。Tm,Ho:YAG透明陶瓷结构致密。在1.97～2.03μm的测试波长范围内,透过率大于84%。经过780 nm的泵浦光源激发后,能够稳定的发出波长为2.03μm的激光。     

Dy3+和Tb3+掺杂硅酸盐玻璃的发光性能

用高温熔融法分别制备了Tb3 抖和Dy3 单掺和共掺的硅酸盐发光玻璃,并分析了其光谱性质.根据Dy3 和Tb3 掺杂硅酸盐玻璃的激发和发射光谱、发光衰减时间谱等特性,研究了Dy3 与Tb3 之间的能量传递关系.结果表明:在硅酸盐玻璃中,Dy3 能敏化Tb3 的特征发光,其能量传递方式为非辐射共振传递.Dy3 和Tb3 共掺的硅酸盐玻璃的发光性能明显提高,1%(质量分数,下同)D广的掺入可使7%Tb3 掺杂的硅酸盐玻璃中Tb3 的550nm特征发光强度增加55%～60%.     

Tm~(3+)和Ho~(3+)双掺锗铌酸盐玻璃的中红外发光性质

用高温熔融法制备了Tm~(3+)和Ho~(3+)双掺的86GeO_2-4Nb_2O_5-10Na_2O锗铌酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论,获得了Tm~(3+)的强度参量及Tm~(3+)的自发辐射跃迁几率、辐射寿命等光谱参量。根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm~(3+)能级~3H_6→~3F_4跃迁和Ho~(3+)能级~5O_8→~5I_7跃迁和Ho~(3+)的吸收截面σ_a受激发射截面σ_a和增益光谱G(λ)。在808 nm激光二极管激发下,研究分析了Tm~(3+)敏化Ho~(3+)的2.0μm的红外发射光谱。结果表明:Ho~(3+)的共掺提高了Tm~(3+)(~3F_4)→Ho~(3+)(~5I_7)之间的能量转移效率,增强了2.0μm的红外发光。     

共沉淀法制备Tm:YbSAG纳米粉体及其发光性能

以聚乙二醇为分散剂,采用共沉淀法制备Tm:Yb3Sc Al4O12纳米粉体。最佳工艺条件为:煅烧温度1 000℃,煅烧时间2 h。通过对样品的扫描电子显微镜分析,得到纳米粉体平均粒径约为90 nm。测试了样品的激发和发射光谱,结果表明:在360 nm处激发峰最强,对应Tm3+的1D2→3H6能级跃迁;最强发射峰位于456 nm处,对应于1G4→3H6能级跃迁。测试了样品的上转换光谱,得到掺杂Tm3+的摩尔分数为2%时样品的发光强度较好,讨论了上转换发光机理,红光和绿光的发射是双光子吸收过程,蓝光发射源于1个三光子吸收过程。     

Ho3+:Yb3+:KLa(WO4)2激光晶体生长与性能

以K2W2O7为助熔剂,采用泡生法生长钬镱双掺钨酸镧钾[Ho3 :Yb3 :KLa(WO4)2,Ho:Yb:KLW]晶体.通过热重-差热分析,确定晶体的熔点为1 118 ℃,在熔点以下晶体没有相变,热稳定性很好.X射线衍射分析表明:所生长的晶体为四方晶系Ho:Yb:KLW晶体,晶胞参数为a =b =0.538 nm,c =1.193 nm.测量晶体的红外及Raman光谱,并对峰值进行了归属.晶体样品的吸收光谱显示:Yb3 在978 nm处吸收峰较强,半峰宽为19 nm,适合采用InGaAs半导体激光二极管来作为激励源.表明Yb3 对Ho3 具有敏化作用.     

Spectroscopic Properties and Energy Transfer Mechanism of Er^3＋/Yb^3＋/Ce^3＋ Codoped Tellurite-based Glasses

为进一步揭示多稀土离子共掺低声子能量玻璃中Er3＋的光谱特性及其发光机理,采用高温熔融法制备了Er3＋/Yb3＋/Ce3＋共掺组分为（72.5–x）TeO2–20ZnO–5La2O3–0.5Er2O3–2Yb2O3–xCe2O3（x=0,0.4,0.7,1.0,摩尔分数x%）的碲酸盐玻璃,通过测量吸收光谱、荧光光谱和无掺杂样品的Raman光谱,以及计算相应能级间的吸收截面和受激发射截面,研究并分析了Yb3＋和Ce3＋离子掺杂对于Er3＋的1.55μm波段荧光特性的影响。结果显示：Yb3＋和Ce3＋的引入能显著增强975nm泵浦下Er3＋的1.55μm波段荧光强度。分析表明：Er3＋在1.55μm波段荧光强度的增强主要归结于Yb3＋/Yb3＋、Yb3＋/Er3＋离子间的共振能量传递过程以及基于单声子和双声子辅助的Er3＋/Ce3＋离子间的能量传递过程,并通过计算得到了相应稀土离子间的能量传递微观参数和声子所作的贡献比。     

Y2O2S:Yb,Ho上转换发光材料的制备及性能

利用硫熔法制备了不同浓度的Yb和Ho掺杂的Y2O2S:Yb,Ho上转换发光材料。采用X线衍射仪、扫描电镜和荧光光谱仪对粉体的相组成、形貌和上转换发光性能进行表征。结果表明:不同浓度的Yb和Ho掺杂后没有改变Y2O2S的晶体结构;颗粒形貌较为规则,多呈现多面体状,分散性较好,颗粒表面很光滑;在980nm激光激发下,Y2O2S:Yb,Ho呈现出以绿光发射为主的上转换荧光,Yb的最佳掺杂量为8%(摩尔分数),Ho的最佳掺杂量为2%(摩尔分数),Ho3+和Yb3+掺杂浓度可显著影响不同颜色发射峰的强度;对激活离子Ho3+来说,同类离子之间发生能量传递和交叉弛豫行为,导致上转换荧光强度发生猝灭;对敏化离子Yb3+来说,Yb3+吸收能量,以热的形式释放出来,产生杂质猝灭。