1 宁波大学 高等技术研究院, 浙江 宁波 315211
2 宁波海洋研究院, 浙江 宁波 315832
3 浙江师范大学 物理系, 浙江 金华 321004
由于在**和民生领域重要的应用潜力, ~3 μm激光光源的开发一直以来受到了极大关注。传统中红外激光玻璃因其较高的声子能量会极大削弱发光离子的辐射跃迁几率, 导致无法获得有效激光输出。因此, 寻找高效且稳定的中红外~3 μm激光增益材料具有重要价值和研究意义。本文报道了在氟硅酸盐玻璃中SiO2-ZnF2-KF-YbF3-ErF3原位析出KYb3F10∶Er3+纳米晶, 获得的微晶玻璃样品可保持80%以上的透过率。利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征了玻璃中纳米晶体种类和元素分布。在980 nm激光二极管(LD)激发下, 热处理后的样品中Er3+位于2.7 μm处的发射带强度获得极大增强(相比于未经热处理的样品增强了约19倍), 进一步结合吸收光谱和稳态光谱结果对其发光增强机理进行了解释。研究结果可为开发~3 μm激光增益材料提供相关数据和研究思路。
微晶玻璃 氟化物纳米晶 铒离子 中红外荧光 glass ceramics fluoride nanocrystals Er3+ ions mid-infrared emission
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 宁波海洋研究院, 浙江 宁波 315211
由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用, 2.0 μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF2纳米晶、Tm3+离子单掺及Ho3+/Tm3+共掺的85SiO2-7.5KF-7.5BaF2(SKB)玻璃陶瓷, 表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0 μm处的发光性能, 得到了实验过程中Ho3+/Tm3+的最佳掺杂浓度。结果发现, Ho2O3、Tm2O3掺杂浓度均为1.0%时, 2.0 μm处Ho3+: 5I7→5I8发射峰强度达到最大, 并对Ho3+和Tm3+之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明, Tm3+/Ho3+共掺的BaF2纳米晶SiO2-KF-BaF2玻璃陶瓷有望成为2.0 μm波段中红外固体激光器的增益基质。
硅酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2.0 μm发光 中红外发光 silicate glass rare earth ion doped 2.0 μm fluorescence BaF2 BaF2 mid-infrared emission
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
哈尔滨工程大学 理学院 纤维集成光学教育部重点实验室, 哈尔滨 150000
回顾了近年来关于稀土或过渡金属离子掺杂的硫系发光微晶玻璃的研究进展.深入讨论了稀土离子在硫系微晶玻璃中的微观分布对其发光性能的影响，以及不同稀土离子与晶体场之间相互作用的机制.总结和分析了近两年提出的一种新型硫系微晶玻璃——过渡金属离子激活的硫系微晶玻璃.通过可控晶化和晶体场调控，已经在硫系微晶玻璃实现了较强的Cr2+: 1.8~2.8 μm以及Co2+: 2.5~4.5 μm中红外超宽带输出.梳理了影响和制约硫系微晶玻璃在中红外光子器件功能化方面的关键问题，为今后此类研究提供一种思路.
硫系玻璃 微晶玻璃 稀土离子 过渡金属离子 中红外发光 Chalcogenide glass Glass ceramics Rare earth ions Transition metal ions Mid infrared emission 光子学报
2019, 48(11): 1148007
1 华南理工大学光通信材料研究所发光材料与器件国家重点实验室， 广东 广州 510640
2 湖南人文科技学院信息学院， 湖南 娄底 417000
研究了Ho3+/Yb3+掺杂的氟锗酸盐玻璃在980 nm激光二极管抽运下的中红外2.0 μm、2.85 μm和可见上转换发光特性以及两种稀土离子之间的能量转移机理。在氟锗酸盐玻璃中掺杂1%（物质的量分数） Ho2O3和9%Yb2O3的样品中，获得了增强的中红外2.0 μm和2.85 μm发光。测得Ho3+的2.0 μm荧光寿命为6.19 ms，理论计算得到Ho3+在2023 nm处最大发射截面面积为6.6×10-21 cm2。研究结果表明，Ho3+/Yb3+掺杂的氟锗酸盐玻璃是一种合适的中红外2.0 μm和2.85 μm 激光材料。
材料 中红外发光 能量传递
1 同济大学 材料科学与工程学院, 上海201804
2 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海201804
Er3+/Yb3+ 共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中, 通过熔融法制备了量比为70TeO2-(30-x)ZnO-xZnF2-0.15Er2O3-1.5Yb2O3(x=0,5,10,15,20)的碲酸盐氧氟玻璃样品, 并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明, 随着氟化物含量的提高, Er3+离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3 μm波段中红外发光得到增强, 并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现: 碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er3+离子的双光子吸收, 促进粒子跃迁至相应的高能级; 另一方面, 引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。
铒镱共掺 上转换发光 中红外发光 氧氟碲酸盐玻璃 Er3+/Yb3+ codoped up-conversion mid-infrared emission oxyfluoride tellurite glass
1 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波315211
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安710119
3 法国雷恩1大学玻璃与陶瓷国家实验室, 雷恩 法国35042
用熔融急冷法制备了系列Tm3+/Dy3+共掺0.9(Ge25Ga5S70)-0.1CsI硫卤玻璃, 测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性。 结果表明: Tm3+离子的引入能够有效提高Dy3+离子2.9 μm中红外荧光强度。 当Tm3+离子掺杂浓度固定, 随着Dy3+离子掺杂浓度的增加, Tm3+: 3F4→3H6跃迁产生的1.8 μm荧光强度和荧光寿命明显单调下降, Tm3+: 3F4→Dy3+: 6H11/2能量传递为Tm3+/Dy3+之间能量转移的主要途径。 由于Tm3+: 1.8 μm荧光发射光谱与Dy3+: 6H15/2→6H11/2的吸收光谱之间存在较大的重叠区, Tm3+/Dy3+之间有效的能量传递主要来源于Tm3+: 3F4能级向Dy3+: 6H11/2能级的共振能量传递。
中红外发光 硫卤玻璃 Tm3+/Dy3+共掺 能量转移 Mid-infrared emission Chalcohalide glasses Tm3+/Dy3+ codoped Energy transfer 光谱学与光谱分析
2010, 30(9): 2321
