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《tm^3＋／yb^3＋共掺杂铋锗铅玻璃的上转换发光研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、Tm^3＋／Yb^3＋共掺杂铋锗铅玻璃的上转换发光研究第24卷第2期2007年3月量子电子CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICSVl01.24No.2Mar.2007文章编号:1007-5461(2007)02—0135—07Tm3+/Yb3+共掺杂铋锗铅玻璃的上转换发光研究周淋,周亚训,一,戴世勋,徐铁峰,聂秋华,沈祥,姜程(1宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;2重庆大学光电工程学院,重庆400044)摘要:设计并制备了一种组分为45Bi203—35GEO2—20Pb0r0.02Tm203～xYb203(x=1
2、.0,1.2,1.4,1.6和2.0mo1%)新型Tm3+/Yb0+共掺的铋锗铅玻璃材料,测量了玻璃的吸收光谱和上转换光谱,分析了玻璃中Tm0+的上转换发光机理.应用Judd—Ofelt理论计算了铋锗铅玻璃BGP1.0中Tm讣离子的三个强度参量(t=2,4,6),振子强度,自发跃迁辐射几率和荧光分支比等光谱参数.通过975nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的上转换蓝光(476nm)和微弱的红光(653nm),分别是由于Tm讣离子G40H6和G40F4跃迁.同时研究了蓝光和红光上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其曲线斜率分别为2.87和2.41,表
3、明蓝光和红光都是三光子吸收过程.研究结果显示,Tm3+/Yb讣共掺铋锗铅玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.关键词:光谱学;铋锗铅玻璃;Judd一01t理论;光谱特性;上转换中图分类号:TQ171文献标识码:A.1引言蓝绿光波段激光在高密度数据存储,海底通信,大屏幕显示,检测,尤其是激光医疗等领域有着广泛的应用价值【引.如在光盘存储中,用短波长的蓝绿色激光替代红光"读写头",可将现有的光盘容量提高约4倍;在激光打印设备中,蓝绿色激光可以提高打印速度和分辨率;在海底通信中,蓝绿色激光因其对海水的极佳穿透能力而成为水下传输的窗口等等.与其他方法相比,通过上
4、转换方法获得蓝绿光波段激光具有以下优点【0】:1)可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退;2)不需要严格的相位匹配,对激发波长的稳定性要求不高;3)输出波长具有一定的可调谐性.另外,上转换发光更有利于简单,廉价及结构紧凑小型激光器系统的发展.与掺稀土晶体相比,玻璃对掺入稀土离子的种类和数量的限制较小,具有制造周期短,易于加工,输出波长多,可调谐范围宽等优点.许多三价稀土离子,如Er3+,Tm3+,Ho3+,Pr.+和Nd3+,在玻璃基质中可以作为吸收和激发中心.在这些稀土离子中,Tm3+由于能够获得较强的上转换蓝光而受到广泛重视【枷】.利用稀土离子上转换
5、实现蓝绿光输出一个急需解决的问题是基质材料的选择.目前获得蓝绿光波段激光输出的基质材料均为氟化物晶体,玻璃或光纤.但是氟化物材料的稳定性和机械强度差,抗激光损失阈值低,工艺制作困难等缺点使得它们在实际应用中遇到了很多困难.因此,寻求一种合适的基质材料,对于实现高效蓝绿光发光以至于获得实际应用显得非常必要.研究发现,铋酸盐玻璃具有良好的化学稳定性和热稳定性,较宽的透过区域和较高折射率系数.同时,铋酸盐玻璃相比碲酸盐玻璃具有更低的声子能量,两者分别为730cm-1和800cm-1【加】,较低的声子能量能降低玻璃在泵浦过程中无辐射弛豫几率,提高稀土离子中间亚稳态能
6、级的荧光寿命,从而有效提高上转换发光的效率.因而,掺Tm.+的铋酸盐玻璃有望实现高效的上转换蓝光输出.基金项目:国家自然科学基金(60207006),浙江省自然科学基金(M603019)和宁波市自然科学基金(2006A610026)资助收稿日期:2006—03-24;修改日期:2006-04—21136量子电子24卷本文研究了一种新型的Tm3+/Yb.+共掺的铋锗铅玻璃,测量了其吸收和荧光光谱性质,应用Judd—Ofelt理论计算了振子强度,自发跃迁辐射几率和荧光分支比等光谱参数,详细分析了Tm.+离子的上转换发光及其发光机理.2实验样品基质的摩尔组分为45
7、Bi203-35GeO2—20PbO-O.02Tm203-xYb203(BGPx,=1.0,1.2,1.4,1.6和2.0mo1%).所用原料均为分析纯,精确称量相当于10g的玻璃样品的原料充分混合,加入30m1的刚玉坩锅中,置于温度为10001200oC的硅碳棒电炉中熔化,熔化时间0.5h,然后取出浇入铁模,在350~C附近保温2h,然后自然冷却至室温.将退火后的玻璃研磨抛光,制成10mmx10mm~1.2mm的样品.采用最小偏向法测得折射率为2.1522N2.2110,采用阿基米德法测得密度为7.2012N7.2556g/cm..吸收光谱由950uV/V
8、Is/NIR型分光光度计测试,测量范围为(400~2
