藍綠光輸出的稀土摻雜多組份玻璃及光纖的研究.pdf

1、本研究的主要目的在于探索一種適合于藍綠光波段激光器用的玻璃基質(zhì)材料。通過對Er3+/Yb3+共摻碲酸鹽和鉍酸鹽玻璃的析晶穩(wěn)定性和發(fā)光性能、Tm3+/Yb3+共摻碲酸鹽的發(fā)光性能以及Er3+/Yb3+共摻碲基光纖的研究，為今后藍綠光波段激光器的研制提供一定的理論和實驗基礎(chǔ)。 論文首先簡要回顧了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的發(fā)展歷程，總結(jié)了稀土離子幾種常見的發(fā)光機制，歸納了能夠?qū)崿F(xiàn)藍綠光輸出的稀土離子的種類，詳細闡述了近年來具有藍綠光輸出的上轉(zhuǎn)換發(fā)光

2、的不同基質(zhì)玻璃的研究進展，并對稀土摻雜的玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究動向進行了展望，在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究內(nèi)容和研究思路。 第二章主要介紹了本文會涉及到的一些理論基礎(chǔ)，其中包括Judd-Ofelt理論、多聲子無輻射馳豫幾率、能量傳遞理論和速率方程。 第三章介紹了Er3+/Yb3+共摻TeO2-PbO-ZnO-La2O3（TPZLE）、TeO2-PbO-BaO（TPBE）和Bi2O3-GeO2–PbO（BGP）玻璃的析晶穩(wěn)定性

3、能、吸收光譜、紅外吸收光譜和980nm泵浦下上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。結(jié)果表明，三組玻璃的折晶穩(wěn)定性能較好（△T >120 0C），且隨著低聲子能量的PbO的加入，三組玻璃的聲子能量和聲子能量分布密度均有不同程度下降，導(dǎo)致Er3+離子在玻璃中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強。同時比較了Er3+離子在碲酸鹽玻璃和鉍酸鹽玻璃中的發(fā)光強度，由于鉍酸鹽玻璃基質(zhì)的紫外截止波長在500nm左右，導(dǎo)致Er3+離子在鉍酸鹽玻璃中的發(fā)光強度明顯弱于碲酸鹽玻璃。最后搭建裝置測得了E

4、r3+/Yb3+共摻TPZLE20玻璃的上轉(zhuǎn)換綠光效率為9.6×10-4，遠高于其它氧化物玻璃，與氟化物玻璃相當(dāng)，是上轉(zhuǎn)換光學(xué)器件的潛在基質(zhì)材料。 第四章介紹了Tm3+/Yb3+共摻TeO2-PbO-ZnO-La2O3玻璃的吸收光譜、紅外吸收光譜和980nm泵浦下上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜，分析了上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制，得到了Tm3+離子和Yb3+離子的最佳濃度摻雜比為1：80。并基于Tm3+和Yb3+的能級圖及上轉(zhuǎn)換機制建立了速率方程，得出了稀土

5、離子各能級上粒子數(shù)分布密度以及Tm3+與Yb3+之間的能量轉(zhuǎn)移系數(shù)C1’I (I=0, 1,3)。結(jié)果表明，隨著PbO加入，玻璃的聲子能量降低，Yb3+: 2F5/2與Tm3+: 3H4間的能量轉(zhuǎn)移不斷增加，上轉(zhuǎn)換藍光的發(fā)光強度明顯增強。 第五章敘述了Er3+/Yb3+共摻碲基光纖的制備過程，測得了光纖的損耗為11.9dB/m。比較了塊狀碲基玻璃與光纖上轉(zhuǎn)換熒光譜的異同，發(fā)現(xiàn)光纖中的峰值波長向長波長漂移。測試了相同光纖長度下不同