Er、Yb和Tm稀土摻雜硼硅酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光理論與實驗研究.pdf

1、三價稀土離子有豐富的能級，其上轉(zhuǎn)換發(fā)光在光學(xué)溫度傳感器、短波長激光器和白光模擬等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。 首先，高溫固相燒結(jié)法制備了系列的摻鉺、鐿鉺共摻和鐿鉺銩共摻硼硅酸鹽玻璃樣品，優(yōu)化了工藝參數(shù)。 其次，測量了摻鉺、鐿鉺共摻硼硅酸鹽玻璃的吸收譜和光致發(fā)光譜。用Judd-Oflet理論和McCumber理論計算了J-O強(qiáng)度參數(shù)Ωk，自發(fā)輻射幾率、躍遷壽命、熒光分支比，以及上轉(zhuǎn)換綠光和紅光的發(fā)射截面。單摻鉺系列，鉺濃度增

2、加Ω2減??；鐿鉺共摻系列，鐿濃度增加Ω2增加，且大于硅酸鹽、氟化物、鉍酸鹽玻璃的Ω2值，表明該體系基質(zhì)材料的共價性較強(qiáng)。提高摻鐿濃度，不僅可以提高鉺離子的激活度，而且能夠增大鉺離子521nm、651nm上轉(zhuǎn)換的受激發(fā)射截面，有利于改善鉺離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。 再次，常溫下測量了Er3+:Yb3+:Tm3+共摻硼硅酸鹽玻璃的紫外到近紅外區(qū)間的光致發(fā)光譜，分析了978nm激光器激發(fā)時上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要機(jī)制：能量轉(zhuǎn)移、交叉弛豫和激發(fā)態(tài)吸

3、收。其中，鉺離子的上轉(zhuǎn)換熒光(369nm、399nm、523nm、537nm、659nm和800nm)主要由978nm波長激發(fā)。而銩離子的上轉(zhuǎn)換熒光(474nm、788nm)則主要由鐿離子Stark劈裂產(chǎn)生的900nm輻射進(jìn)行泵浦的，三者功率譜趨勢相同，并且當(dāng)泵浦功率大于324mW，光致發(fā)光強(qiáng)度開始下降，呈現(xiàn)“泵浦功率猝滅”效應(yīng)。 同時，研究了Er3+:Yb3+:Tm3+共摻硼硅酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光的溫度特性。樣品溫度增加，上轉(zhuǎn)換