稀土離子摻雜聚合物光譜性能的研究.pdf

1、稀土離子摻雜聚合物具有摻雜濃度高、熒光強(qiáng)度高、熒光壽命長等優(yōu)點(diǎn)，不僅可用來制作光波導(dǎo)、光纖放大器與光纖激光器，而且在光纖陀螺及其他光纖探測器件等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。因此，本工作主要研究稀土離子摻雜聚合物的光譜特性。 本文首先對兩種計(jì)算稀土離子光譜參數(shù)的Judd-Ofelt理論和Werts-Jukes理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并結(jié)合本研究的要求，選用Werts-Jukes理論對稀土離子的光譜參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。 其次，依據(jù)稀土

2、離子與有機(jī)配體的能級匹配原則以及稀土配合物與聚合單體的相溶性等原則，我們選擇HFA、TIFA和DBM作為稀土離子Eu3+和Sm3+的配體合成了相應(yīng)的二元配合物[Eu(HFA)3、Eu(TTFA)3、Eu(DBM)3和Sm(HFA)3、Sm(TTFA)3、Sm(DBM)3]，并對它們的熒光性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明，TTFA是Eu3+(614nm)及Sm3+(645nm)熒光的優(yōu)良配體。在此基礎(chǔ)上，選用Eu(TTFA)3、Sm(TTFA)3

3、作為摻雜劑，制備得到了稀土配合物摻雜的聚合物(PMMA)，來研究稀土離子在PMMA中的熒光性能。研究發(fā)現(xiàn)，熒光強(qiáng)度、熒光壽命和量子產(chǎn)率均隨摻雜濃度(0.04～0.5wt.％)的增加而增大。 此外，我們制備了Eu(TTFA)3和Sm(TTFA)3共摻的PMMA，首次發(fā)現(xiàn)Sm3+對Eu3+有明顯的熒光敏化效應(yīng)，由熒光光譜可知，共摻Eu(TTFA)3和Sm(TTFA)3聚合物的熒光強(qiáng)度遠(yuǎn)大于單摻Eu(TTFA)3時(shí)的熒光強(qiáng)度(高出10

4、～20倍)，并對其敏化過程進(jìn)行了深入地理論分析，提出了兩種可能的敏化機(jī)理。 最后，對聚合物光纖預(yù)制棒的制備工藝進(jìn)行了探索性的研究，分析了非摻雜光纖預(yù)制棒和摻雜光纖預(yù)制棒制備工藝的差別，為進(jìn)一步制備性能更好的稀土離子摻雜的聚合物光纖預(yù)制棒提供了參考依據(jù)。 本研究制備的Eu3+與Sm3+共摻雜聚合物，其熒光強(qiáng)度遠(yuǎn)大于單摻Eu(TTFA)3時(shí)的熒光強(qiáng)度。本研究成果有望為光波導(dǎo)、光纖激光器與光纖放大器提供光譜性能良好的工作基質(zhì)，