Dy~（3+）掺杂Ge-Ga-S-CsI硫卤玻璃的中红外发光性能研究

【摘要】： 硫系玻璃是一种性能优良的红外光学材料,具有较低的声子能,通常从可见波段到远红外波段都具有较高的透过率,并且具有相对于一般氧化物玻璃更大的二阶及三阶光学非线性,使其广受关注。通过向硫系玻璃中引入卤化物而得到的硫卤玻璃,具有更大的光学透过范围,更大的稀土溶解能力和更小的禁带宽度。本文对Dy3+掺杂的Ge-Ga-S-CsI体系的硫卤玻璃的光学性能和Dy3+在该体系硫卤玻璃中的能量转换机制等问题进行了探讨,所采用的泵浦光源为808nm,最大功率为3kw的二极管激光器。 对得到的Dy3+掺杂的Ge-Ga-S-CsI体系不同组分的硫卤玻璃的6H11／2和6H13／2能级的吸收截面以及掺杂样品在2.7和4.2μm处的荧光发光的发射截面进行比较后发现比较,发现两者都随玻璃系统中S的含量的增加而减小。对两个能级测量的荧光寿命也随S的含量的增加而减小,这是由于非辐射驰豫率减少的原因。6H11／2和6H13／2两个多重态由于一系列共同上转换行为的影响(例如：6H13／2,6H13／2-→6H15／2[6F11／2,6H9／2]和6H11／2,6H13／2→6F9,2-6H7／2,6H15／2)而存在非辐射驰豫驰豫,从而导致两个多重态出现淬灭情况,激发寿命减小。 CsI引入对Dy3+掺杂的Ge-Ga-S基质玻璃的多声子驰豫率(MPR)和发射光谱特性进行了研究,发现Dy3+掺杂的Ge-Ga-S-CsI基质玻璃的多重态振子强度较未引入CsI的Ge-Ga-S体系中的多重态强度因子要小。这是由于离子键性的CsI的引入使得稀土离子周围配位环境的共价性减弱,离子性增强造成的。随着CsI加入量的增加,多声子驰豫率(MPR)随之进一步降低,中红外荧光发光的量子效率则随之提高。进一步加入的CsI并不影响375cm-1处锗硫四面体[GeS_4]的对称伸缩振动,但是其使得受激发的多重态变宽。随着温度的增加,它将会减少受激发多重态中最低Stark能级的数量减少。因此相比较Ge-Ga-S基质玻璃,Ge-Ga-S-CsI基质玻璃中多声子驰豫率(MPR)随温度升高而增大的速率要慢得多。此外,Ge-Ga-S-CsI基质玻璃中电子-声子耦合强度也较小,这也是多声子驰豫率(MPR)减小的原因。此外,CsI的加入可以提高稀土离子在硫系玻璃中溶解度,改善基质玻璃的热性能并进一步增强其成玻能力。