Tm,Ho:BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+Ho3+:BaY2F8,简称Tm,Ho:BYF]激光晶体.工艺参数:拉速0.5 mm·h-1,转速5 r·min-1,冷却速率lO℃·h-1.XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/ml.计算出晶格参数:a=0.69973 nm,6=1.05293 nm,c=0.42784 nm,β=99.710°.测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44x10-21 cm2.该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3h6的跃迁.Tm,Ho:BYF晶体存2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96x10-21cm2,10.1 ms.Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4.     

新型激光晶体α-Nd∶Ba3Y(BO3)3光谱性能研究

研究了高温相掺钕硼酸钇钡α-Nd∶Ba3Y(BO3)3(α-NBYB)晶体的光谱特性. Α-NBYB晶体具有R3空间群结构. 吸收光谱表明: 该晶体在808 nm左右有比较强的吸收峰, 其对应于4I9/2→4F5/2,2H9/2的能级跃迁, 半峰宽(FWHM)15 nm, 相应的吸收截面为1.56×10-20 cm2, 荧光光谱表明: 4F3/2→4I11/2能级跃迁有很强的荧光发射, 其发射波长为1.058 μm, 相应的荧光寿命为70 μs, 发射跃迁截面为1.82×10-19 cm2, 并用J-O理论计算了该晶体的振子强度参数: Ω2=1.43×10-20, Ω4=2.08×10-20, Ω6=2.45×10-20 cm2.     

Tm:Lu_3Al_5O_(12)晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法生长高质量的纯LuAG晶体和4%(原子分数)Tm:LuAG晶体.对晶体的晶胞参数和光谱性能进行了详细的表征.研究发现:Tm~(3+)的掺入没有改变LuAG基质的晶体结构;吸收光谱中255 nm处的吸收带是由Fe~(3+),Fe~(2+)引起的;晶体在782 nm处的吸收峰,与商用AlGaAs二极管的发射波长匹配良好,吸收截面为5.07×10~(-21) cm~2.Tm:LuAG晶体在2 μm波段的荧光峰对应~3F_4-~3H_6能级之间的跃迁,荧光寿命长达11.9 ms,有利于激光的高能量调Q输出.结果表明,Tm:LuAG晶体是2 μm激光器中很有发展潜力的增益介质,将会替代Tm:YAG晶体应用于激光雷达系统.     

Yb3+/Tm3+掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备及发光特性

以聚乙二醇为配位剂,用水热法制备出纳米级上转换发光粉Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2。研究了不同cYb/cTm对上转换发光强度的影响,实验表明当cYb/cTm=5∶1时,上转换发光强度最强。用XRD,SEM确定了Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2是四方晶系,其粒径在25~35 nm范围,且分散均匀。用980 nm半导体激光器(LD)对其进行激发,在室温下观察到了365 nm附近紫外发射峰、456 nm,476 nm附近的蓝光发射峰和648 nm附近的红光发射峰,分别对应于Tm3+离子的1D2→3H6,1D2→3F4,1G4→3H6和1G4→3F4的跃迁。根据泵浦功率与发光强度的关系得出紫外发射峰、蓝光和红光发射均为双光子过程。     

Tm:K2YF5晶体的光谱参量计算

测量了Tm:K2YF5晶体的吸收光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在K2YF5中的强度参数:Ω2=5.02×10-20cm2,Ω4=3.40×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2,以及Tm3+激发能级的自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,荧光寿命τ和积分发射截面∑等光谱参量.     

新型激光晶体α—Nd：Ba3Y（BO3）3光谱性能研究

研究了高温相掺钕硼酸钇钡α Nd∶Ba3Y(BO3)3(α NBYB)晶体的光谱特性。α NBYB晶体具有R3空间群结构。吸收光谱表明:该晶体在808nm左右有比较强的吸收峰,其对应于4I9 2→4F5 2,2H9 2的能级跃迁,半峰宽(FWHM)15nm,相应的吸收截面为1.56×10-20cm2,荧光光谱表明:4F3 2→4I11 2能级跃迁有很强的荧光发射,其发射波长为1.058μm,相应的荧光寿命为70μs,发射跃迁截面为1.82×10-19cm2,并用J O理论计算了该晶体的振子强度参数:Ω2=1.43×10-20,Ω4=2.08×10-20,Ω6=2.45×10-20cm2。     

Tm∶K2YF5晶体的光谱参量计算

测量了Tm∶K2YF5晶体的吸收光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Tm3 在K2YF5中的强度参数:Ω2=5.02×10-20cm2,Ω4=3.40×10-20cm2,Ω6=0.38×10-20cm2,以及Tm3 激发能级的自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,荧光寿命τ和积分发射截面∑等光谱参量。     

近紫外激发Sm3+与Sr2+,Ba2+,Bi3+共掺杂的La1/3NbO3的发光性质

通过高温固相反应合成了La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉.样品的荧光光谱表明,La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉最强的激发带在406 nm,对应于Sm3+的6H5/2→4K11/2跃迁,属于近紫外区(365～410 nm).当激发波长为406nm时,样品的最强发射峰位于596 nm,是由Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁而产生的.因此,La1/3NbO3∶Sm3+可以作为基于近紫外激发的白光发光二极管(LED)的红光材料.而且,La位共掺杂Sr2+,Ba2+和Bi3+使样品的荧光强度大大增加,在最佳掺杂浓度时的量子产率分别为5.4%,7.5%和5.3%.     

Li+掺杂对TeO2:Tm3+/Er3+/Yb3+纳米材料上转换发光的增强作用

采用水热法制备了发白光的Li+掺杂α-TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+和β-TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+纳米上转换发光材料。采用X射线衍射、透射电镜和上转换发光光谱对制备的TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+/Li+纳米材料进行表征,结果显示:Li+的掺入基本不改变纳米材料的晶型和结构;在980 nm近红外光的激发下,纳米材料发射出中心波长476 nm的蓝光,525 nm及545 nm的绿光和659 nm及675nm的红光,分别对应于Tm3+的1G4→3H6能级跃迁,Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2能级跃迁,Er3+的4F9/2→4I15/2能级跃迁和Tm3+的3F2→3H6能级跃迁;Li+的掺入能够增大白光体系的发光强度,基本不改变纳米材料的白光颜色。此外,探讨了纳米材料的上转换发光机理。     

GdF3∶Eu3+/NaGdF4∶Eu3+纳米晶的水热合成及发光性质

采用水热法,以聚乙二醇(400)为分散剂,以NaOH和HNO3溶液调节初始溶液pH值,合成GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+纳米晶。XRD和SEM结果表明:在酸性溶液(pH=3,5)、中性溶液(pH=7)和碱性溶液(pH=9)中,分别获得具有正交结构的GdF3∶Eu3+纳米晶,GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+混合晶,六方结构NaGdF4∶Eu3+棒状微米晶。根据Scherrer公式估算pH=3和pH=5时制备纳米晶的一次性粒径分别为49和28 nm。样品的发射光谱结果表明:特征发射峰来自于5D2、5D1、5D0到7FJ跃迁。在主晶相为GdF3样品中,主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁;晶相为NaGdF4样品的主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁。5D0→7F1和5D0→7F2跃迁发射相对强度比值显示:Eu3+在NaGdF4晶体中的格位对称性下降。激发光谱显示出Gd3+和Eu3+具有较好的能量传递。     

白光LED用黄色荧光粉Ba(Y1-0.5x-yAly)2S4:xHo3+的合成和发光特性

采用高温固相法合成了Ba(Y1-0.5x-yAly)2S4:xHo3+系列荧光粉。在465 nm蓝光激发下,荧光粉的发射光谱呈多谱带发射,主峰位于492、543和661 nm处,分别对应于Ho3+的5F3→5I8,(5S2,5F4)→5I8和5F5→5I8跃迁发射。研究了Ho3+和Al3+掺杂量对BaY2S4:Ho3+发光性能的影响。结果表明,随着Ho3+掺杂量的逐渐增大,荧光粉的发光颜色由绿色逐渐向红色转变;适量Al3+取代Y3+可以提高BaY2S4:Ho3+荧光粉的发光强度。荧光粉Ba(Y0.665Al0.3)2S4:0.07Ho3+在蓝光(465 nm)激发下发射黄光,是一种潜在的白光LED用黄色荧光粉。     

Optical-transition Probability of Tm^3＋ Ions in Tm^3＋／Er^3＋：YVO4 Crystal

1INTRODUCTIONThelasersoperatedataround2mmwavelengthhavegainedmuchinterestbecauseofvariousappli-cations,e.g.(1)groundorspaceremotesensingforLIDARandmetrology,(2)medicalapplicationssinceliquidwaterhasastrongabsorptionbandnear2mm,and(3)eyesafelaser[1,2].The2…     

Growth and Spectral Properties of Yb^3＋-doped Ba3Gd（BO3）3 Crystal

Crystal of Yb3+-doped Ba3Gd(BO3)3 has been grown by the Czochralski method. The spectroscopic characterizations have been investigated at room temperature. The Yb3+:Ba3Gd(BO3)3 crystal exhibits broad absorption at 976nm with FWHM of 7nm and large overall spitting of 2F7/2 manifold (823cm-1). The absorption and emission cross sections are 5.09×10-21cm2 at 976nm and 0.97×10-21cm2 at 1040nm,respectively. The fluorescence lifetime is 2.84 ms.     

Yb~(3 )对Tm~(3 )间接敏化与基质晶格关系

Yb3 敏化Tm3 有两种方式 ,一种是直接敏化上转换 ,另一种是间接敏化上转换。前种直接采用 980nm激光激发 ,而后者可用 80 7nm激光激发 ,无疑后者有利于提高上转换发光的量子效率。由于基质晶格的晶体场强度不同 ,对称性有高有低 ,造成的稀土离子的能级分裂不同 ,通过分析双掺BaY2 F8,Cs3Yb2 Cl9等材料的光谱资料并结合生长的双掺Yb3 ,Tm3 ∶ZnWO4 单晶光谱的实际测试与分析 ,提出了Yb3 和Tm3 间的间接敏化共振能量传输的新观点 ,并具体分析了能形成这一上转换机制的条件。与间接敏化非共振能量传输不同 ,一是Yb3 的2 F5/2 →2 F7/2 的跃迁应与Tm3 3H4 →1 G4 能级间隔尽可能接近 ;二是Yb3 激发态能级2 F5/2 与Tm3 的3H4 能级尽可能接近。这要求基质材料的晶体场场强要弱 ,对称性要低。间接敏化共振能量传输极有可能引起光子雪崩上转换 ,这将为探索实用上转换激光晶体提供有益经验。     

Growth,Structure,and Spectroscopic Characteristics of the Nd^3＋：LiGd（WO4）2 Crystal

The Nd3+:LiGd(WO4) 2 crystal with dimensions of 25mm×28mm×16mm was grown by the top-seeded solution growth method from the 60 mol% Li2W2O7 flux. LiGd(WO4) 2 crystallizes in the tetragonal system with space group I41/a(C4h6) and cell parameters: a = 5.1986 and c = 11.2652 . The hardness is about 5.0 Mohs' scale. The specific heat is 0.40 J·g-1·K-1 at 50 oC. The thermal expansion coefficients for a-and c-axes are 1.314×10-5 and 2.052×10-5 K-1,respectively. The room-temperature polarized absorption and emission spectra and the fluorescence decay curve was measured. The parameters of oscillator strengths,the spontaneous transition probabilities,the fluorescence branching ratios,the radiative lifetimes,and the emission cross sections have been investigated based on Judd-Ofelt theory and Füchtbauer-Ladenburg method. The absorption cross-section is 5.19×10-20 cm2 at 805 nm for π-polarization and its line width is 15 nm;the emission cross section is 1.726×10-19 cm2 at 1060.5 nm for π-polarization. The fluorescence and radiative lifetimes are 86 and 158 μs,respectively. The fluorescence quantum efficiency is 54.43%.     

Yb3+敏化宽波带掺Er3+氟磷酸盐玻璃的发光性质及Judd-Ofelt理论研究

采用高温熔融法制备了一种新的Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃,测试和分析了其密度、吸收光谱以及荧光光谱,讨论了Er3+离子和Yb3+离子对光谱性质的影响.根据Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6),分别为Ω2=4.36×10-20cm2,Ω4=1.35×10-20cm2,Ω6=0.79×10-20cm2,以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命τm=8.26ms.主发射峰1.53μm处半高宽(FWHM)为68nm.根据McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面σe=8.5×10-21cm2.比较了不同玻璃基质中Er3+离子的光谱特性,结果表明:Er3+/Yb3+双掺氟磷酸盐玻璃在1.53μm附近具有较宽的半高宽和较大的受激发射截面,是一种高增益掺铒光纤放大器的理想介质材料.     

一种上转换白光荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+。通过XRD物相分析可知:上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+是由三方AlF3相和正交YbF3相组成;利用发射光谱研究了该荧光粉的上转换发光性能,并且分析了当固定Er3+离子掺杂浓度时,Tm3+离子掺杂浓度对上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+色度的影响,进而提出其上转换能量传递机制。结果表明:在980 nm激光激发下,波长为410 nm的紫光峰、550 nm的绿光峰和660 nm的红光峰分别对应于荧光粉中Er3+离子的2H9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级的跃迁,而波长为360 nm的紫外光峰、450 nm的蓝光峰、700 nm的红光峰,分别对应于荧光粉中Tm3+离子的1D2→3H6,1G4→3H6和1G4→3F4能级的跃迁,Er3+离子发出的光与Tm3+离子发出的光最终混合成色坐标为x=0.32,y=0.36的白光。此外,通过980 nm半导体激光器和EPM 2000 Dual-channel Joulemeter/Power meter测得该荧光粉最大上转换效率为6.90%。     

镧系(Nd3+、Ho3+、Er3+)与1-苯基-3-甲基-4-三氟乙酰基吡唑酮-5和二安替吡啉甲烷三元配合物的研究

用分光光度法对镧系离子(Nd~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))与1-苯基-3-甲基-4-三氟乙酰基吡唑酮-5(PMTFP)和二安替吡啉甲烷(DAM)水-乙醇溶液体系的研究以及对制备钕的相应配合物的元素分析证实:形成的三元配合物的的组成比为Ln~(3+):PMTFP:DAM=1:3:1。计算了相应配合物超灵敏跃迁的光吸收振子强度,并图示了它们之间的线性关系。研究了固态钕的三元配合物的红外吸收光谱和热稳定性。 镧系离子(Ln~(3+))同DAM和1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5(PMBP)等β-二酮以及Ln~(3+)与PMTFP和三辛基磷氧化物(TOPO)的三元配合物的研究已有报导。本文报导了Ln~(3+)(Nd~(3+)、Ho~(3+)、Er~(3+))-PMTFP-DAM体系中的超灵敏跃迁现象与配位作用,以及Nd(Ⅲ)-PMTFP-DAM配合物的合成、组成和性质。