鈥和鉺摻雜SiO2-PbF2玻璃發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、利用頻率上轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得短波長固體激光器是目前非常熱門的一個(gè)課題。價(jià)格因素是限制短波長固體上轉(zhuǎn)換激光器普及應(yīng)用的一個(gè)重要因素，分別利用昂貴的單晶材料和較長波長固體激光器作為基質(zhì)材料和泵浦源是上轉(zhuǎn)換激光器價(jià)格居高不下的主要原因。本文以降低上轉(zhuǎn)換激光器價(jià)格為宗旨，分別選用廉價(jià)的氟氧化物玻璃和980 nm半導(dǎo)體激光器作為基質(zhì)材料和泵浦源，研究在980 nm半導(dǎo)體激光泵浦下鈥和鉺摻雜的SiO2-PbF2玻璃(SOPF)的發(fā)光性質(zhì)。
　　利用

2、熔體急速冷卻法制備了0.2％Ho3+/16%Yb3+共摻和3%Er3+單摻的SiO2-PbF2玻璃樣品。對樣品的XRD測試結(jié)果表明，SOPF:0.2%Ho3+/16%Yb3+樣品是完全玻璃態(tài)的，而SOPF:3%Er3+樣品卻出現(xiàn)了β-PbF2相的衍射峰，發(fā)現(xiàn)在沒有經(jīng)過后期熱處理的情況下，也能形成微晶玻璃，我們稱之為直接合成法。利用J-O理論對兩樣品進(jìn)行了光學(xué)性質(zhì)表征，計(jì)算得到了三參量振子強(qiáng)度參數(shù)Ωλ，并利用Ωλ計(jì)算出了在 SiO2-Pb

3、F2玻璃體系中，Ho3+離子和Er3+離子各能級間的躍遷幾率，熒光分支比及理論輻射躍遷壽命等信息。
　　在980 nm半導(dǎo)體激光泵浦下，對SOPF:0.2%Ho3+/16%Yb3+樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。觀察到在較低功率激光泵浦下，紅光遠(yuǎn)強(qiáng)于綠光的現(xiàn)象。運(yùn)用時(shí)間分辨光譜、熒光強(qiáng)度隨激光泵浦功率依賴關(guān)系等手段，結(jié)合理論輻射躍遷壽命信息，分析了上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制，認(rèn)為5F5能級主要通過5I6能級快速無輻射弛豫到5I7能級，緊接著經(jīng)由

4、 ETU過程而布居的。發(fā)現(xiàn) SOPF:0.2%Ho3+/16%Yb3+樣品的無輻射速率非常大，并且紅色熒光在較大激光功率下n值趨于0。利用簡單的三能級系統(tǒng)，建立速率方程，從理論上研究熒光強(qiáng)度隨激光泵浦功率的變化關(guān)系。研究表明：隨著激光泵浦功率增加，發(fā)光中心溫度上升，引起無輻射弛豫速率增大，從而導(dǎo)致上轉(zhuǎn)換熒光先增強(qiáng)后減弱，表現(xiàn)為n值減小。這個(gè)解釋得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持。
　　在980 nm半導(dǎo)體激光泵浦下，對SOPF:3%Er3+樣品的

5、發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。利用時(shí)間分辨曲線、熒光強(qiáng)度隨激光泵浦功率變化曲線等手段分析了各上轉(zhuǎn)換熒光峰的發(fā)光機(jī)制。認(rèn)為4F9/2能級是經(jīng)由：4I11/2+4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F9/2+4F9/2過程布居的；證明了504 nm熒光是由Er3+離子的4G11/2能級向4I13/2能級輻射躍遷產(chǎn)生的；發(fā)現(xiàn)4F9/2能級的熒光量子效率達(dá)到了95.4%；發(fā)現(xiàn)1550 nm熒光的半峰寬FWHM為69 nm，發(fā)射截面σe為0.55×1