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新玻璃体系中Er~(3+)、Tm~(3+)和Yb~(3+)的近红外发光和上转换发光

黄立辉  
【摘要】: 本论文主要研究新型镉(钙)铝硅酸盐和钙铝锗酸盐玻璃中Er~(3+)、Tm~(3+) 和Yb~(3+)的近红外发光和上转换发光性质。本论文的主要内容和得到的结 果如下: 1.在488nm Ar~+激光激发下均观测到上述三种玻璃中Er~(3+)的强近红外 1534nm荧光,而可见区荧光均很弱,这主要是因为玻璃中Er~(3+)离子之间 存在强的交叉弛豫作用。 2.在978nm半导体激光激发下,首次观测到上述三种玻璃中Er~(3+)的 强的1534nm荧光,这与上述三种玻璃体系大的声子能量密切相关。 3.利用J-O理论分别计算了上述三种玻璃中Er~(3+)的J-O参数,得到 了Er~(3+)的辐射跃迁几率、辐射寿命、分支比和积分发射截面等数据,并计 算得到了Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)辐射跃迁的受激发射截面,分别为0.580×10~(-20)、 0.704×10~(-20)和0.332×10~(-20)cm~2。这些数据表明,这三种玻璃材料都是优良 的近红外固体激光和光纤放大器的候选材料。 4.首次合成了Er~(3+)和Yb~(3+)共掺杂的镉铝硅酸盐玻璃和钙铝锗酸盐玻 璃。在978nm半导体激光激发下,均首次观测到强的近红外1534nm荧 光,证实了Yb~(3+)→Er~(3+)的高效能量传递,Yb~(3+)能有效地敏化Er~(3+)的1534nm 荧光。并且预测这两种玻璃可能实现近红外激光发射。 5.在978nm半导体激光激发下,首次观测到Er~(3+)和Yb~(3+)共掺杂的钙 铝锗酸盐玻璃中Er~(3+)强的上转换发光及Er~(3+)和Yb~(3+)共掺杂的镉铝硅酸盐玻 璃中Er~(3+)弱的上转换发光。这些上转换红光和绿光都是双光子过程。 6.在978nm半导体激光激发下,首次观测到Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺杂的 钙铝锗酸盐玻璃发射强的蓝光。这种蓝色上转换发光为三光子过程。


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