掺铒(卤)碲酸盐玻璃和重金属铋基玻璃发光性能研究

来源 :中国科学院上海光学精密机械研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xby520
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本论文结合当前对光通讯材料发展的需求,研究了适用于获得宽带放大的碲酸盐玻璃和重金属铋基玻璃材料中Er<3+>的发光性能,总结出发光性能参数随玻璃成分变化的规律,研究了适合于获得蓝绿光激光输出的卤氧碲酸盐玻璃材料中Er<3+>的发光特性,并得到发光效率和析晶稳定性能俱佳的卤氧碲酸盐玻璃上转换发光材料.论文首先从不同玻璃网络形成体结构特征分析了Er<3+>的配位环境,根据Raman光谱分析,得到不同类型玻璃中结构集团振动引起玻璃基质声子能量的变化,指出了结构中桥氧和非桥氧数目随碱金属或碱土金属含量的变化.论文的第二部分研究了碲酸盐玻璃中Er<3+>的发光性能,不同于Wang J S等对TeO<,2>-ZnO-Na<,2>O系统的研究,利用Judd-Ofelt理论,重点分析了具有更好稳定性能的TeO<,2>-ZnO-La<,2>O<,3>和TeO<,2>-ZnO-Na<,2>O-K<,2>O玻璃中Er<3+>的发光性能参数以及Er<3+>的浓度效应,其掺杂浓度可以达到3.3×10<26>m<-3>而不产生浓度淬灭效应.在论文的第三部分,不同于STanabe等对Bi<,2>O<,3>-SiO<,2>-B<,2>O<,3>玻璃系统的研究,研究了Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>-Na<,2>O系统中Er<3+>的发光性能,并分析了Bi<,2>O<,3>含量的变化对发光性能参数的影响,在高B<,2>O<,3>含量的玻璃中,Er<3+>FWHM大小可以达到81nm,而受激发射截面则随Bi<,2>O<,3>含量增加而增大,但荧光寿命值相比较小(最低1.5ms)[J.Appl.Phys.2003,93,977-983].在对上转换发光材料的研究中,不同于常规对氟化物玻璃以及仅含有氟化物的氧氟玻璃研究,基于碲酸盐玻璃成分,通过引入声子能量更低的卤化物,来改善碲酸盐玻璃的声子能量大小,得到发光效率及稳定性能俱佳的卤氧碲酸盐玻璃材料,其卤化物离子含量可达40mol﹪.借助于Raman光谱测试,分析了卤氧碲酸盐玻璃结构基团振动的变化引起声子能量的改变以及对上转换发光强度的影响[Chem.Phys.Lett.2003,376,671-675].利用Judd-Ofelt理论计算了卤氧碲酸盐玻璃材料中Er<3+>的辐射寿命、荧光分支比以及量子效率等发光性能参数,得出卤氧碲酸盐玻璃中Er<3+>非常有利于获得绿光和红光上转换发光,即使在30mW的泵浦功率下也可以用肉眼观察到明显的上转换发光现象[J.Appl.Phys.2004,95,3020-3026].同时通过进一步的成分调整来提高玻璃的稳定性能,使其稳定性能参数在一定范围内变化,有的样品甚至没有析晶峰的出现,得到了适合获得蓝绿光输出的卤氧碲酸盐玻璃材料组份[Patent:200410016358.x].
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