鉺鐿共同負載的納米二氧化硅介孔分子篩的高效發(fā)光及其分析.pdf

1、光纖通信正在日益成為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡的主體。摻鉺光纖放大器(EDFA)是光纖通信網(wǎng)絡中的重要器件,而目前EDFA的研發(fā)關鍵在于增益介質——摻鉺材料的發(fā)光性能的提高上。本論文致力于超寬帶光纖放大器的摻鉺材料的研究,選用新型的二氧化硅介孔分子篩SBA-15作為基質材料,并首次在SBA-15中采用Er3+和Yb3+共同負載的模式,通過浸漬法把Er3+和Yb3+共同負載到SBA-15介孔分子篩上,以利用Yb3+提高泵浦光的吸收效率。我們在這種Er3

2、+/Yb3+共同負載的SBA-15介孔分子篩中獲得了峰值熒光發(fā)射截面高達11.7×10-21cm2、半高帶寬達到45nm、等同帶寬達到66nm的結果。其中,相比于二氧化硅玻璃中8.1×10-21cm2的峰值熒光發(fā)射截面,Er3+/Yb3+共同負載的SBA-15介孔分子篩的峰值熒光發(fā)射截面要高大約30.8％。這說明我們獲得了非常高效的熒光發(fā)射。并且,通過實驗我們獲得了該材料的吸收和熒光光譜、熒光輻射壽命、X射線衍射圖、高倍掃描電鏡圖SEM

3、、透射電子顯微鏡TEM等重要結果。 激發(fā)態(tài)的上轉換效應是一個導致光放大器增益下降的重要原因。文章通過求解速率方程獲得泵浦撤出后激發(fā)態(tài)能級布居數(shù)的衰減過程,然后與實驗所測的熒光衰減曲線相擬合,通過Matlab編程的方法模擬出新型的鉺鐿共摻二氧化硅介孔分子篩納米材料中的上轉換系數(shù)。在我們的實驗中,盡管Er3+離子的濃度高達2.71×1020ions/cm3,但我們獲得的上轉換系數(shù)卻只有C=0.9-1.1×10-18cm3/S。通過比

4、較在各種基質下Er3+的上轉換效應優(yōu)劣,得出該材料具有較小的上轉換效應的特點。并從材料結構出發(fā)分析了其原因。 本文通過Judd-Ofelt理論對實驗測得的該材料的吸收和熒光數(shù)據(jù)分析,計算了實驗振子強度,理論振子強度,J-O強度參數(shù),自發(fā)躍遷幾率、能級輻射壽命、熒光分支比、吸收和熒光發(fā)射躍遷截面等重要的反應材料發(fā)光性能的光譜參量。 鑒于我們獲得的很高的峰值熒光發(fā)射截面和較好的等同帶寬,可以說明二氧化硅介孔分子篩SBA-15