Yb^3＋／H0^3＋共掺碲酸盐玻璃的能量传递和上转换发光

制备了75Te02—20ZnO-（3-x）La203-2Yb203-xHO2O3（TZLHx,x=0,0．2,0．4,1,2mol％）,75TeO2-20ZnO-（4．6）La2O3-0．4Ho2O3系列玻璃样品,研究了975nm泵浦下,在Yb^3＋离子浓度确定的情况下,Ho^3＋离子浓度的变化对Ho^3＋上转换发光的影响并分析了上转换发光机制。结果表明,随着Ho^3＋离子含量的增大,549nm绿光强度先增大而后减小。在TZLH-0．4玻璃中,即含有0．4mol％Ho2O3时,绿光强度达到最大值。而当Ho2O3含量超过0．4mol％时,绿光强度明显降低。基于Yb^3＋和Ho^3＋的能级图及上转换机制建立了速率方程,通过数值求解速率方程拟合实验测量寿命曲线,得出了Yb^3＋与Ho^3＋之间的能量转移系数C优（i=2,3,4）。     

Yb3+掺杂锌锗碲酸盐玻璃的热分析、光谱和激光性质

设计了组成为0．70TeO2-(0．20-x)ZnO-xGeO2—0．05La2O3-0．025K2O-0．025Na2O-0．01Yb2O3(摩尔分数x=0,0．05，0．10，0．15和0．20)的碲酸盐激光玻璃，测试了热学性质、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。计算了Yb^3 离子的吸收截面、受激发射截面、荧光有效线宽等参数。结果表明，组成为0．70TeO2-0．20GeO2-0．05La2O3-0．025K2O-0．025Na2O的玻璃具有优于著名的碲锌钠(TZN)玻璃的热稳定性，高的受激发射截面(1．23pm^2)。长的荧光寿命(0．92ms)和宽的荧光有效线宽(77nm)。通过激光性能评价。最小抽运强度为0．98kW／cm^2，表明掺Yb^3 组份的碲酸盐玻璃是实现高能短脉冲可调谐激光器的理想增益介质。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究

制备了以P2O5,Nb2O5,Na2O,Ga2O3为基质的Er3 ／Yb3 共掺铌磷酸盐玻璃样品,差热分析显示其转变温度高达560℃,表明PNNG玻璃具有较高的热稳定性和离子交换特性。应用Judd-Ofelt理论计算了PNNG玻璃中Er3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参量。同时利用McCumber原理研究了PNNG玻璃在1.53μm处的受激发射截面和带宽,其值分别为σe(λ)=6.9×10-21cm2,△λ=55.7nm,结果表明重金属氧化物Nb2O5的加入提高了PNNG玻璃的折射率,从而提高了玻璃的发射截面和带宽,改善了光学特性。     

Er3+/Yb3+共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究

制备了以P2O5,Nb2O5,Na2O,Ga2O3为基质的Er3+/Yb3+共掺铌磷酸盐玻璃样品,差热分析显示其转变温度高达560℃,表明PNNG玻璃具有较高的热稳定性和离子交换特性.应用Judd-Ofelt理论计算了PNNG玻璃中Er3+离子的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参量.同时利用McCumber原理研究了PNNG玻璃在1.53 μm处的受激发射截面和带宽,其值分别为σe(λ)=6.9×10-21cm2,△λ=55.7nm,结果表明重金属氧化物Nb2O5的加入提高了PNNG玻璃的折射率,从而提高了玻璃的发射截面和带宽,改善了光学特性.     

Yb~(3+),Er~(3+)共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质研究

研究了Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质。通过测定和计算各种Yb3 + ,Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃光谱参数 ,初步探明了Yb3+ 离子浓度、碱金属氧化物R2 O(R =Li,Na ,K)和碱土金属氧化物MO(M =Zn ,Mg ,Ca,Ba)的引入及网络生成体P2 O5 的含量对Yb3 + ,Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响。在Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中实现了Er3+ 荧光寿命达 7 5ms,受激发射截面为 0 8× 10 - 2 0 cm2 的光谱特性 ,为今后该玻璃的激光实验提供了重要参数     

Er3 掺杂的碲硼酸盐玻璃的上转换光谱性质

研究了70TeO2-（15-x）ZnO-15Na2O-xB2O3-1wt％Er2O3（x=0、4、8、12和mol％）玻璃系统中B2O3的含量对Er^3＋上转换光谱性质的影响。结果表明：随B2O3含量的增加，Fr^31的^4 I11/2能级寿命减小；^4 I11/2→I13/2无辐射跃迁几率增加；Er^3＋的上转换绿光（^4S3/2、^2H11／2→I15/2）和红光（^4F9/2→4I15/2）减弱。基于Er^3＋在975nm波长激发下的上转换机理，建立了^4F7/2、^H11/2（^4S3/2）、^4H9/2、^4 I11/2和^4I13/2。这5个激发态能级的速率方程，结果表明，上转换绿光和红光强度跟^4 I11/2能级的粒子数的平方存在着正比关系。     

掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究

制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1wt%Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15 mol%).测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质.根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3 离子的强度参数(Ω2=(5.42～6.76)×10-20 cm2,Ω4=(1.37～1.73)×10-20cm2,Ω6=(0.70～0.94)×10-20 cm2),发现随着Nb2O5含量的增加,Ωt(t=2,4,6)先增加后减小.研究表明Er-O键共价性主要受基质玻璃中非桥氧数的影响,而阴阳离子间电负性的影响可以忽略.应用McCumber理论计算了Er3 离子的受激发射截面(σe=(0.77～0.91)×10-20 cm2)和Er3 离子4I13/2→4I15/2发射谱的半高宽度(FWHM=65～73 nm).比较了不同基质玻璃中Er3 离子的荧光半高宽和受激发射截面.结果表明TBN玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种制备宽带光纤放大器的潜在基质材料.     

掺Er3+碲锌铋酸盐玻璃光谱特性研究

制备了掺铒碲锌铋酸盐玻璃样品84.5TeO2-(15-x)ZnO-xBi2O3-0.5mol% Er2O3(TZB x=0,2,4,6,8,10mol%).测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱和4I13/2能级寿命等参数.根据McCumber理论,计算了Er3 受激发射截面(σpeake=(6.31～8.57)×10-21cm2)、并测量了Er3 荧光半高度(FWHM=65～70nm).结果表明:适量Bi2O3(～6mol%)的引入,能较好地改善玻璃样品FWHM,σpeake,4I13/2能级寿命和量子效率等光谱参数.     

掺Er3+碲铌酸盐玻璃的发光特性研究

以TeO2,Nb2O5,ZnO,Na2O为基质原料制备了掺铒碲铌酸盐玻璃,差热分析表明,Nb2O5的加入可以明显提高碲酸盐玻璃的热稳定性。同时应用McCumber原理计算的结果显示,摩尔分数为4%的Nb2O5的加入可使碲酸盐玻璃在1.53μm处的受激发射截面提高8%,其峰值达8.9×10-21cm2,而受激发射截面的有效带宽几乎不变。     

Ba（Zn1/3Nb2/3）O3-BaWO4复相陶瓷的合成与性能研究

以Ba（Zn1/3Nb2/3）O3和BaWO4复合的方式,利用固相合成法,制备了（1-x）Ba（Zn1/3Nb2/3）O3-xBaWO4复合陶瓷（x=0.1-0.4）,XRD表明上述两相能在烧结样品中共存。当x=0.3-0.4,在1 225℃烧结时,可以获得近零温度系数的性能优异的微波介质陶瓷,其介电性能为：εr=27.4-24.0,Q×f=53 800-65 300 GHz,τf=5.0--2.1 ppm/℃。     

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.     

掺Er~(3+)碲硼酸盐玻璃1.53μm波段荧光强度提高研究

用高温熔融法制备了系列70TeO2-(25-x)B2O3-xGeO2-5Na2O(x=5,10,15和20 mol%)掺Er3+碲硼酸盐玻璃。为提高1.53μm波段的荧光发射强度,测试了玻璃样品的吸收光谱、红外透射谱、1.53μm波段荧光谱及4I13/2能级Er3+荧光寿命,结合Judd-Ofelt(J-O)理论分析了Er3+光谱特性随玻璃组分含量的变化,进而研究了玻璃中OH基对1.53μm波段荧光强度的影响。结果表明,碲硼酸盐玻璃具有较好的宽带荧光谱特性,其有效带宽大于72 nm;随着玻璃中GeO2逐步替代B2O3,1.53μm波段荧光强度相应提高。同时,通过O2鼓泡除水处理,能减少玻璃中OH基含量并减弱4I13/2能级上Er3+到OH基的无辐射能量传递,从而进一步提高了Er3+荧光寿命和1.53μm波段荧光强度。     

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。     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的中红外发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-Na2O),根据测量得到的吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3+离子的强度参数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。同时,测量得到了不同Ho3+离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示,在808nm抽运光激励下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0μm中红外荧光。分析表明,较强的Ho3+离子中红外荧光来自于Tm3+/Tm3+离子间共振的能量传递过程,以及Tm3+/Ho3+离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后,计算分析了Ho3+…5I7→5I8能级间跃迁的2.0μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Tm3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。     

Effect of B2O3 on the spectroscopic properties in Er3+/Ce3+ co-doped tellurite-niobium glass

The high phonon energy oxide of B2O3 is introduced into the Er3+/Ce3+co-doped tellurite-niobium glasses with composition of TeO2-Nb2O5-ZnO-Na2O.The absorption spectra,1.53 μm band fluorescence spectra,fluorescence lifetime and Raman spectra of Er3+in glass samples are measured together with the calculations of Judd-Ofelt spectroscopic parameter,stimulated emission and absorption cross-sections,which evaluate the effect of B2O3 on the 1.53 μm band spectroscopic properties of Er3+.It is shown that the introduction of an appropriate amount of B2O3 can further improve the 1.53 μm band fluorescence intensity through an enhanced phonon-assisted energy transfer(ET) between Er3+/Ce3+ions.The results indicate that the prepared Er3+/Ce3+co-doped tellurite-niobium glass with an appropriate amount of B2O3 is a potential gain medium for the 1.53 μm bandbroad erbium-doped fiber amplifier(EDFA).     

Enhancement of fluorescence emission and signal gain at 1.53 µm in Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass fiber

Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glasses with composition of TeO2-GeO2-Li2O-Nb2O5 were prepared using conventional melt-quenching technique for potential applications in Er3+-doped fiber amplifier (EDFA). The absorption spectra, up-conversion spectra and 1.53 µm band fluorescence spectra of glass samples were measured. It is shown that the 1.53 µm band fluorescence emission intensity of Er3+-doped tellurite glass fiber is improved obviously with the introduction of an appropriate amount of Ce3+, which is attributed to the energy transfer (ET) from Er3+ to Ce3+. Meanwhile, the 1.53 µm band optical signal amplification is simulated based on the rate and power propagation equations, and an increment in signal gain of about 2.4 dB at 1 532 nm in the Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass fiber is found. The maximum signal gain reaches 29.3 dB on a 50 cm-long fiber pumped at 980 nm with power of 100 mW. The results indicate that the prepared Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass is a good gain medium applied for 1.53 µm broadband and high-gain EDFA.     

Effect of Ce2O3 on the 1.53 μm spectroscopic properties in Er3+-doped tellurite glasses

The crown-like zinc oxide(Zn O)samples,which are composed of a hexagonal cap and a tower-like shaft,are prepared by vapor transport method.The hexagonal cap,working as a whispering gallery mode(WGM)resonant cavity,demonstrates density-dependent ultraviolet(UV)lasing emission with a broadened and squared photoluminescence(PL)profile under UV excitation at 355 nm.Theoretical analyses based on Fermi golden rule show that the broadened spectrum profile results from the special optical mode density characteristics in a WGM micro-cavity,which is in agreement with the observed results.     

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。     

铒掺杂钠铝硅玻璃成分对其光谱性质的影响

研究了Na2O含量对Na2O-Al2O3-SiO2(NAS)玻璃的光谱性质的影响。利用Judd-Ofelt(J-O)理论和吸收光谱计算了Er^3 掺杂的铝硅酸盐玻璃的Ωt参数、自发辐射几率和自发辐射寿命，分析了Ωt参数与Na2O含量的关系以及与吸收截面，Er^3 离子^4I13 2能级的自发辐射几率和荧光半峰全宽(FWHM)等性质的关系。随Na2O含量的增加．J-O参数Ωt(t=2，4，6)减小，Er^3 离子1533nm的吸收截面和荧光半峰全宽．Er^3 离子^4I13 2能级的自发辐射几率也减小，而Er^3 离子的荧光寿命增大。     

Yb~(3 )-Ho~(3 )双掺杂ZBLAN玻璃中Ho~(3 )的上转换发光

室温下用ＬＤ（０．９７μｍ）作为激发源，测出不同双掺浓度（Ｙｂ３＋－Ｈｏ３＋）玻璃Ｙｂ３＋敏化Ｈｏ３＋离子的可见上转换发光光谱，给出了单掺和双掺玻璃中的Ｙｂ３＋荧光寿命。双掺玻璃中Ｙｂ３＋荧光寿命明显降低，Ｙｂ３＋对Ｈｏ３＋离子的敏化上转换发光是非常有效的，并讨论了敏化机理。