摻鉺PLZT電光陶瓷上轉(zhuǎn)換特性的蒙特卡羅模擬.pdf

1、PLZT具有較低的聲子能量以及較高的折射率，可提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，同時(shí)它有較大的電光系數(shù)，是一種新型的電光陶瓷，在光開(kāi)關(guān)、光調(diào)制器和光濾波器等光學(xué)器件上已廣泛應(yīng)用。上轉(zhuǎn)換發(fā)光在全固態(tài)緊湊型激光器件(紫、藍(lán)、綠光波段)、三維立體顯示、光纖放大器、防偽領(lǐng)域、紅外量子計(jì)數(shù)器、溫度探測(cè)器、生物分子熒光探針、光學(xué)存儲(chǔ)等領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。因此，本論文運(yùn)用Fortran語(yǔ)言自主編程，利用Monte Carlo(MC)方法，結(jié)合Forster和D

2、exter能量傳遞理論從微觀方面對(duì)Er3+摻雜PLZT電光陶瓷的上轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行MC模擬，結(jié)合宏觀的速率方程來(lái)分析了不同泵浦條件下Er3+摻雜PLZT電光陶瓷的上轉(zhuǎn)換特性及上轉(zhuǎn)換發(fā)光的溫度特性。本論文的研究成果為稀土摻雜PLZT電光陶瓷應(yīng)用于上轉(zhuǎn)換器件、激光放大器件、多功能器件等提供有益的理論依據(jù)，對(duì)研制新型摻雜PLZT器件有一定的參考價(jià)值。 緒論部分，首先介紹了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究進(jìn)展、應(yīng)用、影響因素；其次簡(jiǎn)述了Monte Carl

3、o方法在上轉(zhuǎn)換中的研究進(jìn)展。最后，綜述了PLZT電光陶瓷的基本特性、應(yīng)用和研究進(jìn)展。 第一章，先介紹了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的機(jī)制，從宏觀和微觀兩方面分析了1480nm激發(fā)下Er3+離子之間的上轉(zhuǎn)換過(guò)程和能量遷移過(guò)程。闡述了Er3+摻雜PLZT上轉(zhuǎn)換特性的蒙特卡羅模擬方法。通過(guò)MC模擬研究了1480nm激發(fā)下Er3+摻雜PLZT電光陶瓷的上轉(zhuǎn)換特性，分析了上轉(zhuǎn)換系數(shù)與Er3+離子摻雜濃度、遷移速率、泵浦速率之間的關(guān)系及上轉(zhuǎn)換過(guò)程對(duì)1550n

4、m熒光的影響。研究表明：Er3+摻雜PLZT的上轉(zhuǎn)換系數(shù)隨著Er3+離子濃度的增大而增大，并且隨著Er3+摻雜濃度的增加，能量遷移過(guò)程加速了上轉(zhuǎn)換過(guò)程的發(fā)生。Cup在高遷移和高泵浦情況下，出現(xiàn)了飽和效應(yīng)，說(shuō)明離子之間的運(yùn)動(dòng)存在著運(yùn)動(dòng)極限。同時(shí)，上轉(zhuǎn)換系數(shù)隨著泵浦速率的增大而增大。在高濃度和高泵浦時(shí)，上轉(zhuǎn)換過(guò)程中的ETU對(duì)1480nm泵浦條件下產(chǎn)生的1 550nm熒光的影響比較大，上轉(zhuǎn)換過(guò)程對(duì)1550nm熒光有一定的抑制作用，降低了155

5、0nm的熒光強(qiáng)度。 第二章，研究了980nm激發(fā)下Er3+摻雜PLZT電光陶瓷的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，利用Monte Carlo方法，結(jié)合Dexter-Forster能量傳遞理論和速率方程，模擬得到了4I11/2→4-4I11/2→4I15/2+4F7/2和4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2的上轉(zhuǎn)換系數(shù)與Er3+離子濃度、遷移速率的關(guān)系以及980nm激發(fā)下上轉(zhuǎn)換過(guò)程中的ETU對(duì)1550nm熒光光強(qiáng)的影響。研究表明：E

6、r3+摻雜PLZT電光陶瓷中，Er3+離子濃度對(duì)C33影響比較大，并且C33和C22均隨著濃度的增大而增大。當(dāng)遷移半徑比較大時(shí)，遷移過(guò)程開(kāi)始對(duì)兩個(gè)上轉(zhuǎn)換過(guò)程均起加速作用。與1480nm泵浦相比，980nm是Er3+摻雜PLZT電光陶瓷較佳的泵浦波長(zhǎng)，980nm泵浦下的1550nm熒光強(qiáng)度較強(qiáng)。 第三章，用Monte Carlo方法研究了不同波長(zhǎng)泵浦下Er3+摻雜PLZT電光陶瓷上轉(zhuǎn)換發(fā)光的溫度特性。當(dāng)泵浦波長(zhǎng)為1480nm時(shí)，上