以TeO2、ZnO、La2O3为基质制备了掺铒离子的碲酸盐发光玻璃,应用Judd-Ofelt(J-O)理论计算得到 光谱强度三参量,以及铒离子原子组态各个能级的跃迁辐射寿命、荧光分支比及积分发射截面。 发现积分发射截面较大(大于10-18 cm), 表明具有较好的激光发射特性。基于稀土离子4f能级的丰富性,分析了Er3+离子 能级之间 发生能级交叉弛豫的可能性,并指出了其在上转换和量子剪裁中的应用前景,为单掺与多掺稀土 离子碲酸盐发光玻璃的进一步应用提供了实验依据和理论参考。

测量了掺Er3+碲酸盐玻璃从紫外、可见到近红外的发光与激发光谱以及荧光寿命,发 现1532 nm红外光与550 nm可见光的激发谱在波峰形状与峰值波长方面很相近;当Er3+离子浓度从0.5%增 加到10%,可见发光与激发光谱强度减小,红外发光与激发光谱强度增强;寿命曲线展现出显著的能 量传递现象。研究结果表明所观察到的现象为近红外量子剪裁发光现象; 4I9/2、4F9/2、4S3/2与2H11/2 能级的双光子、双光子、三光子、三光子近红外量子剪裁效率上限值依次为193.8%、184.8%、277.9%与272.6%。

以掺杂光子晶体光纤为介质的光纤激光器一直受到科研工作者的广泛关注, 应用于光子晶体光纤纤芯的掺稀土元素玻璃的制备成为研制掺杂光子晶体光纤的关键问题。利用高温熔融工艺制备掺铒镉铝重金属硅酸盐玻璃样品, 测试了其吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。采用Judd-Ofelt理论, 计算了样品的强度参数?赘t (t=2,4,6)以及铒离子的理论和实验振子强度、自发辐射几率、荧光分支比和荧光辐射寿命等参数, 利用测得的荧光光谱计算了铒离子能级4I13/2→4I15/2的受激发射截面及荧光半高宽。结果表明: 掺铒镉铝重金属硅酸盐玻璃具有较大的受激发射截面和比较宽的荧光半高宽, 量子效率较高, 达92.6%, 与相关文献中的铒掺杂玻璃相比, 具有良好的激光激发性能, 有望在研制掺杂光子晶体光纤中得到应用。

采用高温熔融法和热处理工艺制备得到透明的Er3+/Yb3+共掺杂氧氟微晶玻璃。XRD结果证实析出的纳米晶相为BaYF5。在980 nm激发下, 观察到强的绿光发射, 源于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的上转换发光。根据荧光强度比(FIR)的方法研究了微晶玻璃上转换荧光的温度传感特性, 其最大灵敏度在523 K时为0.003 4 K-1, 表明Er3+/Yb3+共掺氧氟硼硅酸盐微晶玻璃上转换发光在高精度温度传感器方面具有一定的应用前景。

用高温熔融法制备了摩尔组分百分比为 70TeO2-20(ZnO、WO3、AlO1.5)-9NaO0.5-1ErO1.5的碲酸盐玻璃样品。测量了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱, 用差热分析方法(DTA)测试了玻璃的热稳定性。结合 Judd-Ofelt理论和 McCumber理论分别计算得到了三种玻璃样品的强度参数. t (t=2, 4, 6)、Er3+离子的吸收截面和受激发射截面。据此分析了玻璃样品的内部结构, 比较了三种玻璃样品中 Er3+离子的放大带宽品质因子 (σ epeak × FWHM )和增益品质因子 σ(mpeakeτ×)。结果发现, 分别用 WO3、Al2O3组分替换传统碲酸盐玻璃中的 ZnO组分, 可以将放大带宽品质因子提高 1.3倍和 1.6倍, 放大增益品质因子提高 1.2倍和 1.4倍。另外, Al2O3组分的引入也显著提高了玻璃样品的热稳定性。研究表明, 通过有选择性地改变碲酸盐玻璃组分配比, 可以进一步提高掺 Er3+碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性。

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺新型碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性，测试并分析了不同Ce3+离子掺杂浓度下Er3+离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明，制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性，玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185 ℃，高于其它文献的报道；同时，Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce3+∶2F5/2+Er3+∶4I11/2→Ce3+∶2F7/2+Er3+∶4I13/2)有效地抑制了Er3+离子上转换发光并显著增强了1.53 μm波段荧光强度，而发射截面随着Ce3+离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er3+/Ce3+共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.

制备了含有Ba2LaF7纳米晶的Er3+掺杂氧氟硼硅盐玻璃陶瓷, 并对其光谱特性进行了研究.根据X射线粉末衍射结果可确认制备出Ba2LaF7纳米晶.根据吸收曲线计算了相应的Judd-Ofelt参数, Ω2 随着热处理温度的升高而减小, 证明Er3+离子进入到Ba2LaF7纳米晶中.由于Ba2LaF7纳米晶的低声子能量, 在玻璃陶瓷中观察到强烈的红光和绿光上转换发光, 其上转换发光机理可以归为双光子过程.

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Er3+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Er3+离子的J-O理论参量和荧光寿命τ。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(ΔT=156.6 ℃),宽的荧光半峰全宽(72 nm),长的荧光寿命(τ=4.9 ms)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。

研究了Ce3+对掺Er碲酸盐玻璃荧光光谱性质的影响,比较了不同的Ce3+掺杂浓度下Er3+离子荧光发光强度的变化,分析了Ce3+离子对Er3+离子作用的原理,应用经典方程计算了Er3+离子4I11/2能级的荧光寿命及其变化.