掺铒硅酸盐玻璃光谱性质研究

通过对掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃光谱性质的研究,总结了氧化铒含量、Yb3+敏化剂含量、玻璃组成对荧光谱半高宽、荧光光谱形状、荧光寿命、上转换强度的影响规律,并对它们的光谱参数和上转换系数进行了计算.结果表明在同样掺杂浓度下,掺铒磷酸盐玻璃荧光寿命大于掺铒硅酸盐玻璃,前者在高铒浓度下(3.9×1020 cm-3)仍可达到7 ms荧光寿命,而后者荧光寿命只能达到5 ms.掺铒磷酸盐玻璃中随着Er3+含量的增加,荧光上转换增强不明显,而掺铒硅酸盐玻璃中,铒含量的增加会导致上转换效应的明显增加.通过对光谱参数的综合分析,优化了这二类玻璃的组成,为掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃在平面光波导器件和高铒浓度掺杂的EDFA器件中的应用提供了重要参考.(OH22)     

掺铒氟化物玻璃ZBLALip光谱性质和Judd-Ofelt理论分析

测量了常温下,Er3+离子在氟化物玻璃ZBLALip中的吸收光谱和荧光寿命;应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子的谱线强度、自发辐射几率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad等光谱参量,并拟合了相应的强度参数Ωt=2,4,6),分别为(Ω2=2.80×10-20cm2,Ω4=0.95×10-20 cm2,Ω6=0.94×10-20 cm2;利用McCumber理论计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面Οem;通过计算发现,该材料的量子效率较高,达到90%,可成为新的激光材料,为拉制高Q值的光学介质微球腔提供了参考.     

新型掺铒离子氧氟碲酸盐玻璃的光谱性质

探求新的具有优良的热学和光学性能的基质玻璃系统，是获得具有宽带宽和增益平坦的掺Er^3＋光纤放大器（EDFA）的一种有效途径。制备了一种新型氧氟碲酸盐玻璃TeO2-BaF2-LaF3，并对其热学性能和光学性质进行了测试。应用乍得-奥菲尔特（Judd-Ofelt）理论计算了Er^3＋离子的J-O理论参量和荧光寿命r。探讨了氟化物的引入对碲酸盐玻璃结构的改变的影响，并分析了其对玻璃的热学性质和光学性质的影响。实验发现，获得的氧氟碲酸盐玻璃具有优良的热学稳定性（△T=156.6C），宽的荧光半峰全宽（72nm），长的荧光寿命（r=4．9ms）以及良好的平坦增益特性。该玻璃系统有望成为新的宽带光纤放大器用基质玻璃材料。     

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。     

铒镱共掺铋磷酸盐玻璃光谱性能的研究

基于光通信技术发展对光放大器材料的带宽要求,研究了掺铒铋磷酸盐玻璃的结构,熔制性能,以及其光谱性能,并且用Judd-Ofelt理论进行了光谱计算分析.得到了一种以铋磷酸盐为基质的光放大器玻璃材料,其折射率为1.778,荧光半高宽度为54 nm,发射截面为0.61×10cm2,其荧光寿命达到了8 ms.结果表明铒镱共掺铋磷酸盐玻璃是一种良好的宽带放大器材料.     

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.     

Yb3+掺杂氟铝酸盐玻璃的光谱性质

根据测得的Yb^3 离子在氟铝酸盐玻璃中的吸收光谱和荧光光谱，分析了Yb^3 离子在氟铝酸盐玻璃中的吸收和发射特性，计算了Yb^3 离子的发射截面，讨论了Yb^3 离子的荧光自吸收效应和浓度猝灭效应。结果表明，自吸收效应使Yb^3 离子实测发射截面与计算所得发射截面存在较大差异并使荧光强度降低，高掺杂时Yb^3 向杂质Er^3 的能量传递是导致浓度猝灭的另一重要原因。     

Sm^3＋掺杂的镉铝硅酸盐玻璃的光谱特性

用高温固相反应法合成了掺钐的镉铝硅酸盐玻璃,室温下测量了样品的透射光谱、发射光谱、激发光谱和近红外发射光谱。研究了玻璃中钐离子的光谱性质,在488nmAr离子激光激发下,该玻璃在1202．5nm、193．5nm及957．5nm有强近红外发射。     

Tm3+掺杂GeO2-AlF3-Na2O玻璃的制备与光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂深度分别为1、2、3、4和5 wt%的82GeO2-8AlF3-10Na2O(摩尔比)的玻璃.从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt(J-O)理论,计算得到了Tm3+的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808...     

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。     

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.     

Er3+单掺和Er3+/ Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃光谱性能

制备了Er3 + 单掺和Er3 + /Yb3 + 共掺碲钨酸盐玻璃 ,测量了Er3 + 在玻璃中的吸收光谱和 970nmLD激发下的荧光光谱和荧光寿命 ,计算了Er3 + 离子 1 5 μm波段的吸收和发射截面 ,研究了其荧光强度和发射带宽与掺Yb3 + 浓度间的关系。结果表明 ,共掺Yb3 + 可明显提高Er3 + 离子 1 5 μm荧光发射强度 ,并有利于提高其发射带宽。实验所得最佳掺Yb3 + 离子浓度为 3 6 6× 10 2 0 ions/cm3 ,Er3 + 离子 1 5 μm发射最大FWHM值为 81nm。     

Tm3 掺Li2O-CdO-Al2O3-SiO2玻璃的发光特性研究

通过高温熔融方法合成了Tm^3＋掺Li2O-CdO-Al2O3-SiO2（LCAS：Tm^3＋）氧化物理论，并对其高温热处理和淬火获得一种新型玻璃材料，测量和分析了该材料吸收、激发与发射光谱。高达95％以上近红外透过率表明，LCAS：Tm^3＋玻璃可作为近红外波段高透过率光学玻璃；远大于10^-18cm的积分发射截面、较高的荧光分支比与能形成粒子数反转的荧光寿命表明，LCAS：Tm^3＋玻璃可能成为一种新的激光功能材料。通过淬火获得样品，其发射光谱在400～680nm新生较强的大宽带，且随掺杂浓度的增加而发生蓝移，预示该材料可应用于光存储和全色显示领域，对此原因进行了分析与讨论。     

Er3 /Yb3 共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺的TeO2-WO3-Bi2O3玻璃,研究了该玻璃的吸收和荧光光谱性质.应用Judd-Ofelt(JO)理论计算了Er3+的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t＝2,4,6).Er3+在该玻璃中4I13/2→4I15/2发射的荧光半高宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面为1.03×10-20cm2.其带宽特性FWHM×σpeake乘积优于掺Er3+的硅酸盐、磷酸盐和铋酸盐玻璃,说明这是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料.Er3+在400～850nm波长范围存在着5个上转换发射峰,分别对应Er3+的激发态4I7/2、2H11/2、4S3/2、4F9/2和4I9/2到基态4I15/2的发射,分析了其可能存在的上转换过程.     

掺钕聚甲基丙烯酸甲酯的光谱性质

研究了三价钕离子在钕螯合物掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的吸收光谱和发射光谱。根据Judd-Ofelt理论,从吸收光谱计算了钕离子在PMMA中的光学跃迁的强度参量Ω2、Ω4和Ω6(Ω2=28.99×10-20cm2,Ω4=5.29×10-20cm2,Ω6=3.82×10-20cm2)。用强度参量计算了钕离子激发态(4F3/2)的辐射跃迁几率(2221.54s-1)和辐射寿命(450.14μs),同时计算了4F3/2→4IJ',跃迁的受激发射截面σij和荧光分支比β。分析表明,Nd(DBM)3Phen掺杂的PMMA可望用于激光放大器件。     

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。     

OH-对掺Er3+碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了碲酸盐玻璃的拉曼光谱和红外光谱,分析了OH-对掺Er3 碲酸盐玻璃上转换发光的影响机制。实验结果表明,氧氟碲酸盐玻璃(TPF)的声子能量高于氧氯碲酸盐玻璃(TPC)的声子能量,但是Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度也高于Er3 掺杂TPC玻璃。除水实验发现这种现象可归因于OH-的影响。随OH-浓度降低,Er3 的荧光寿命和上转换荧光都增加。在实验中,OH-对Er3 上转换发光的影响大于声子能量对Er3 上转换发光的影响,导致Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度高于Er3 掺杂TPC玻璃的上转换发光。研究结果有助于进一步提高Er3 的发光效率。