作者单位
摘要
华南理工大学 物理与光电学院,发光材料与器件国家重点实验室,广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室,广东 广州 510640
稀土掺杂激光玻璃光纤是光纤激光器的核心增益介质,其中稀土离子掺杂浓度是决定激光玻璃增益特性的重要参数,如何快速有效地确定最佳掺杂浓度是稀土掺杂激光玻璃光纤的关键科学问题之一。本文以Er3+掺杂锗酸盐激光玻璃为例,利用Er3+4I13/24I15/2跃迁的自发辐射跃迁寿命和实测寿命,预测了锗酸盐激光玻璃的猝灭浓度。研究表明,在该玻璃体系中,理论预测与实际值的最大绝对误差小于0.4%。对比唯象模型和有限扩散模型分别拟合多个样品发光强度和实测寿命确定猝灭浓度的方法,本文提出的方法仅需通过少量样品的测试参数即可确定激光玻璃猝灭浓度,简单快捷且计算误差小,对高增益激光玻璃与光纤研究具有指导意义。
锗酸盐玻璃 稀土离子 Er3+ 猝灭浓度 理论计算 germanate glass rare-earth ions Er3+ quenching concentration theoretical calculation 
发光学报
2023, 44(6): 1032
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Humanoid Sensing, Zhejiang Lab, Hangzhou 311121, China
2 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311100, China
Bismuth (Bi)-doped near-infared (NIR) glass that can cover the entire optical communication window (850, 1310, and 1550 nm) has become the subject of extensive research for developing photonic devices, particularly, tunable fiber lasers and ultrabroadband optical amplifiers. However, the realization of highly efficient NIR luminescence from Bi-doped glass is still full of challenges. Notably, due to the co-existence of multiple Bi NIR centers in the glass, the origin of newly generated Bi NIR emission peaks at ∼930 and ∼1520 nm is still controversial. Here, we report a new Bi-doped nitridated germanate glass with tunable ultrabroadband NIR emission (850–1700 nm) and high external quantum efficiency (EQE) of 50%. A series of studies, including spectral analysis, nuclear magnetic resonance (NMR), and others, provide powerful evidence for the mechanism of luminescence enhancement and tunability, and make reasonable inferences about the origin of the new emission bands at ∼930 and ∼1520 nm. We believe that the results discussed above would enrich our understanding about multiple Bi NIR emission behaviors and contribute to the design and fabrication of highly efficient Bi-doped ultrabroadband wavelength-tunable optical glass fiber amplifiers and lasers in the future.
bismuth germanate glass near-infrared luminescence 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051601
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院,光电材料与器件研究院,浙江省稀土光电材料与器件重点实验室,浙江 杭州 310018
通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm3+/Yb3+共掺含LaF3纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF3纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比(FIR)技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现,该微晶玻璃样品在313~573 K温度范围内的最大绝对灵敏度Sa和最大相对灵敏度Sr分别为2.6×10-4 K-1(573 K)和2.3×10-2 K-1(313 K)。结果表明,Tm3+/Yb3+共掺含LaF3纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。
锗酸盐玻璃 微晶玻璃 Tm3+/Yb3+ 温度传感 germanate glass glass ceramics Tm3+/Yb3+ temperature sensing 
发光学报
2023, 44(2): 271
蒋晓琦 1,2,*孙焰 1王亚飞 1王欣 1[ ... ]郭爱民 3
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,高功率激光单元技术实验室,上海 201800
2 上海大学,材料科学与工程学院,上海 201900
3 中信金属股份有限公司,北京 100004
蓝光激光器在彩色激光显示、高密度光储存、海洋资源探测、水下通信以及生物科技等领域具有广泛的应用前景。目前较为成熟的Yb3+掺杂光纤激光器倍频后仅能获得~490 nm蓝绿光,因此如何得到接近450 nm的纯蓝光激光器是目前急需解决的问题。Nd3+:4F3/2→4I9/2能级跃迁产生的0.9 μm光经倍频后可获得~450 nm光,并可应用于蓝光激光器,但该跃迁产生的光所占荧光分支比较低。本文系统研究了1%(质量分数)Nd2O3掺杂50GeO2(20-x)PbO15BaO15ZnOxNb2O5(x%=0%,2.5%,5%,10%,15%,摩尔分数)玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了相应的JuddOfelt强度参数以及增益带宽。研究发现,Nb2O5的加入会使Nd3+在900 nm荧光峰的吸收截面、发射截面、有效线宽和荧光分支比增加。当Nb2O5浓度为10%(摩尔分数)时,JuddOfelt强度参数Ω2=5.91×10-20 cm2,光谱质量参数χ=1.01,荧光分支比为42.9%。综上所述,Nb2O5能提高Nd3+ 0.9 μm的荧光分支比,从而倍频获得纯蓝光(450 nm),有利于蓝光激光器的发展及应用。
Nb2O5浓度 锗酸盐玻璃 光谱特性 JuddOfelt强度参数 ~0.9 μm荧光 Nd3+ Nd3+ Nb2O5 concentration germanate glass spectral property JuddOfelt intensity parameter ~0.9 μm fluorescence 
硅酸盐通报
2022, 41(11): 3768
陈宇暄 1,2,*黄立辉 2,3赵静涛 2,3,4赵士龙 2,3徐时清 2,3
作者单位
摘要
1 中国计量大学 材料与化学学院, 江 杭州 310018
2 中国计量大学 光电材料与器件研究院, 浙江 杭州 310018
3 中国计量大学 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
4 Laboratory of Glasses and Ceramics, Univ Rennes, CNRS, ISCR(Institut des Sciences Chimiques de Rennes) UMR CNRS 6226, University of Rennes 1, Rennes 35042, France
通过熔融淬火和后续热处理, 成功制备了Tb3+掺杂含LaF3纳米晶透明锗酸盐微晶玻璃。详细研究了所制备的玻璃和微晶玻璃的发光性质。X射线衍射结果表明, 玻璃基体中析出的晶相为纯LaF3晶体, 晶粒尺寸在16~21 nm之间。在377 nm紫外光和X射线激发下, Tb3+掺杂含LaF3纳米晶的微晶玻璃比Tb3+掺杂的锗酸盐玻璃表现出更强的绿光发射, 且绿光发射强度随热处理温度升高和时间的延长而增强。微晶玻璃在X射线激发下的最大积分发光强度约为商用闪烁晶体Bi4Ge3O12的40.3%。本研究表明, 掺Tb3+含LaF3纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测中具有潜在的应用前景。
发光 锗酸盐玻璃 微晶玻璃 玻璃闪烁体 luminescence Tb3+ Tb3+ germanate glass glass ceramics glass scintillator 
发光学报
2021, 42(6): 804
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院, 光电材料与器件研究院, 浙江省稀土光电材料与器件重点实验室, 浙江 杭州 310018
通过高温熔融淬冷法制备了Eu3+掺杂锗酸盐玻璃, 测试了393 nm光激发下不同Eu3+掺杂浓度锗酸盐玻璃的发光性质, 结果表明Eu3+的最佳掺杂浓度为4%。对4% Eu3+掺杂锗酸盐玻璃进行热处理得到Eu3+掺杂含CaF2纳米晶的透明锗酸盐微晶玻璃。微晶玻璃的XRD结果表明, 玻璃中析出相为纯的立方相CaF2, 不含其他杂相, 其晶粒尺寸约为13~19 nm。在393 nm紫外光激发下, 微晶玻璃的发光强度随着热处理温度与热处理时间的增加而显著增强。同时, 与基础玻璃相比, 微晶玻璃在X射线激发下红光也得到显著增强。结果表明, Eu3+掺杂含CaF2纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测领域具有潜在的应用前景。
闪烁玻璃 锗酸盐玻璃 微晶玻璃 scintillating glass Eu3+ Eu3+ germanate glass glass ceramic 
发光学报
2020, 41(10): 1234
作者单位
摘要
中国计量大学光电材料与器件研究院, 浙江 杭州 310018
采用高温熔融法制备了Tm 3+离子单掺杂及Ho 3+/Yb 3+共掺杂的碲锗酸盐玻璃,并研究了其在2 μm波段的发光性能。在808 nm激光二极管泵浦下,在Tm 3+单掺杂的碲锗酸盐玻璃中获得了1.81 μm波长的荧光,荧光的半峰全宽达211 nm,发射截面为6.32×10 -21 cm 2。在980 nm激光二极管泵浦下,在Ho 3+/Yb 3+共掺杂的碲锗酸盐玻璃中获得了2.03 μm波长的荧光,荧光的最大半峰全宽为170 nm,发射截面为3.2×10 -21 cm 2。研究结果表明,稀土离子掺杂的碲锗酸盐玻璃不仅具有优良的物化性能,而且具有优良的中红外2 μm发光性能,在中红外超短脉冲激光玻璃光纤材料领域具有潜在的应用价值。
材料 碲锗酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2 μm发光性能 中红外发光 
中国激光
2020, 47(10): 1003004
焦孟珺 1,2,3王欣 1,3胡丽丽 1,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率单元技术研发中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂的55GeO2-15PbO-5PbF2-10BaO-10ZnO-5K2O锗酸盐玻璃,测试了该玻璃的热稳定性和结构,得到其热稳定性参数大于180 ℃。通过红外光谱测试了该玻璃的羟基含量,得到羟基吸收系数小于0.51 cm -1。测试了不同Tm2O3掺杂浓度下样品的吸收光谱和荧光光谱。研究结果表明,随着Tm2O3质量分数的增加,Tm 3+之间的交叉弛豫速率增大。当Tm2O3的质量分数为5%时,1880 nm处的荧光强度最强, 3F43H6能级跃迁的峰值发射截面高达5.84×10 -21 cm 2
材料 锗酸盐玻璃 掺铥玻璃 光谱性质 热稳定性 
中国激光
2018, 45(6): 0603001
王荣飞 1,2,3,*周志文 1刘静 1杨杰 1,2,3[ ... ]杨宇 2
作者单位
摘要
1 云南大学 材料科学与工程学院 国家光电子能源材料国际联合研究中心, 云南 昆明 650091
2 云南大学 光电信息材料研究所, 云南 昆明 650091
3 云南省微纳材料与技术重点实验室, 云南 昆明 650091
采用传统高温熔融法制备了Bi/Yb3+共掺杂锗酸盐玻璃, 通过吸收光谱、近红外光谱和荧光衰减寿命测试, 研究了玻璃样品的近红外发光性质.研究结果表明, 玻璃样品在980 nm 或808 nm 激光激发下, 均能同时观察到Yb3+离子和Bi离子的近红外发光, Yb3+离子与Bi离子之间存在相互能量传递.随着Yb3+离子浓度的增加, 玻璃基质的光学碱度和Yb3+离子到 Bi 离子的能量传递效率均增加, 讨论了能量传递效率的提高对Bi离子发光的增强作用与光学碱度增加对Bi离子发光的削弱作用的竞争影响机制, 获得了Bi/Yb3+离子共掺杂锗酸盐玻璃的近红外发光的机理.
Bi/Yb3+共掺杂 能量传递 近红外发光 光学碱度 锗酸盐玻璃 Bi/Yb3+ co-doped energy transfer near infrared luminescence optical basicity germanate glass 
红外与毫米波学报
2017, 36(4): 403
杨昌盛 1,*陈丹 1赵齐来 1冯洲明 1,2,3[ ... ]徐善辉 1
作者单位
摘要
1 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
2 华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心, 广东 广州 510640
3 华南理工大学广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室, 广东 广州 510640
介绍了2.0 μm波段掺铥连续单频光纤激光器的实验研究进展,以实现单频光纤激光器的关键技术为主线,总结了不同腔结构掺铥单频光纤激光振荡器的研究现状与发展方向。基于种子源主振荡功率放大(MOPA)结构进行了单频激光器功率放大,介绍了高功率掺铥单频光纤MOPA激光器的国内外研究进展。此外,介绍了本课题组在高掺杂铥锗酸盐玻璃光纤制作,2.0 μm波段单频光纤激光振荡器构建,以及单频激光功率放大方面的部分研究工作。
激光器 2.0 μm波段 单频激光器 掺铥锗酸盐玻璃光纤 主振荡功率放大 
中国激光
2017, 44(2): 0201006

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