| 博士学位论文 铒、镱掺杂硼硅酸盐玻璃的光学特性，共105页 摘要 掺 E: 玻 璃是目前激光材料领域中的研究热点之一，其在1.53p rn处的发光对光纤通信领域内的光放大应用具有重要意义。目前，随着器件小型化的发展趋势，一方面，对玻璃中的掺Er浓度提出了更高的要求;另一方面，由于Yb3+离子卓越的敏化性能，对Er/Yb共掺玻璃的研究也越来越深入。因此，研究不同体系玻璃中Er单掺、Er/Yb共掺系统的光学特性对推动Er掺杂激光器、放大器材料的发展具有非常重要的应用价值。 本文 采 用 固相反应方法，制备了不同掺杂浓度的掺Er、掺Yb和Er/Yb共掺硼硅酸盐激光玻璃及氟化物玻璃陶瓷。通过对吸收光谱、光致荧光光谱以及荧光寿命的测量，计算了掺杂离子在硼硅酸盐中的吸收截面和发射截面，分析了浓度淬灭、能量合作上转换等因素对光致荧光特性的影响。并利用Judd-Ofelt理论对Er离子在硼硅酸盐中的Judd-Ofelt系数、自发辐射寿命等参数进行了计算，并与实测得到的荧光寿命进行了对卜匕。 对 于 Er 单掺硼硅酸盐玻璃，本文系统的比较了掺Er浓度对Er离子荧光寿命的影响，给出了掺Er浓度和Er3+离子能级寿命对荧光强度的影响，观察到了掺Er浓度的提高对荧光光谱的展宽作用，并对Er3+离子自吸收对光致荧光峰形和强度的影响进行了测量和估算。我们还在吸收光谱的基础上，计算了Er3+的吸收截面和发射截面，能级的自发辐射寿命等参数，并给出了不同掺杂浓度下Er3+的光致荧光效率。为了探讨掺Y 对高浓度Er3+离子在硼硅酸盐玻璃中分布的弥散作用，我们还研究了掺Y对Er3+荧光寿命的影响。此外，为了讨论基质的声子能量对Er3+离子荧光特性的影响，我们还对掺Er氟化物玻璃陶瓷的上转换荧光进行了分析，并给出了各波长上转换荧光的能级跃迁过程。 为了 研 究 Yb3+离子在硼硅酸盐中的荧光特性，向Er/Yb共掺激光玻璃的研制提供Yb3+的相关数据，我们制备了不同掺杂浓度的掺Yb硼硅酸盐，给出了硼硅酸盐玻璃中的Yb3+离子的吸收截面和受激发射截面以及能级寿命等基本参数，并研究了Yb3+离子团簇的上转换荧光发射。 对于 E r/ Yb共掺硼硅酸盐玻璃光学特性的研究，我们在吸收光谱的基础上，利用Judd-Ofelt理论对Er3+的光谱参数的进行了计算，将Er3+离子4入3/2能级的荧光寿命与自发辐射寿命受掺Yb浓度的影响进行了比较。并在对Er3+离子上转换荧光研究的基础上，系统地研究了Yb掺杂浓度对Er3+离子光致荧光的影响。同时，我们还对掺入Yb对Er3+的光谱展宽作用进行了讨论。 通 过 上 述的实验和测量，我们获得了包括Er3+,Y b3+离子数密度、吸收截面、发射饵、镣掺杂硼硅酸盐玻璃的光学特性截面、以及能级寿命等在内的第一手实验数据，我们在这些基本数据的基础上，建立了 掺Er和Er/Yb共掺系统的粒子速率模型，对实验得到的结果进行能量传递过程的模拟。 模型考虑了Er3+的基态吸收、激发态吸收，以及Er3+离子之间和Era+, Yb3+离子之间的合作上转换等能量传递方式。通过模型的建立，深入讨论了E:的光致荧光强度受掺杂浓度以及泵浦功率等因素的影响。这使我们对掺Er. Er/Yb共掺激光玻璃的光致荧光以及上转换荧光过程有了更深一步、更本质的理解。 关键词:Er/Yb共掺玻璃;光致荧光;吸收光谱;上转换荧光 |
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