铋碲酸盐玻璃中稀土离子的光学与光谱特性

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1、摘要稀土掺杂的光学玻璃在荧光显示器、光学探测器、光学存储器、固体激光器、光学光纤、波导激光器和光学放大器等方面有着巨大的应用前景，一直是人们研究的热点和焦点。在氧化物玻璃中，碲酸盐玻璃的声子能量远小于硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃和锗酸盐玻璃，稀土离子可以获得高效的荧光发射。在传统碲酸盐玻璃的基础上，添加氧化铋，不仅能进一步降低玻璃的声子能量，同时有助于提高玻璃的折射率，提高稀土离子的辐射弛豫速率，获得高效跃迁发射。基于这种考虑，我们合成设计了新型的铋碲酸盐玻璃，研究稀土离子在其中的光学与光谱特性，取得以下成果与进展：1．制备了P，掺杂7．5Li20-7．5K20-

2、5BaO-5Bi203-75Te02铋碲酸盐玻璃(LKBBT-一I)。紫外灯和蓝色发光二极管下观察，玻璃发出明亮的红光。488nm激发下记录了P，的可见荧光光谱有6个发射峰，位于530rim,616nm，647nm，684nm，708rim和732nm,分别对霞Pp镪3Pr3Hs．1Dr．3H4。3P『．3F2。lD『．3Hs。3P『．3F3瓤3Pr3F4跃进。Pp钓激发光谱(监测647nm发射)由3个激发峰组成，分别位于448nm，473nm和486nm。2．对Tm3+，Yb3+共掺杂LKBBT_一I玻璃的吸收、荧光和红外透过光谱展开了测试与分析，根据J-O理论，求得

3、Tm3+的振子强度参数曰(，=2，4，6)分别为3．90x10-加，2．03x10-加和9．03xlo-21伽2，并进一步计算出1．m3+在玻璃中各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。980nm半导体激光器激发下观察到强烈的蓝色和近红外上转换荧光，测量并讨论了蓝色、近红外上转换荧光强度与激光功率的关系，并判断出蓝光和近红光的发射分别为三光子和双光子过程。3．合成制备了具有高折射率sm3+掺杂5Li20-5K20-5BaO-10Bi203-75Te02铋碲酸盐玻璃(LKBB卜II)。对玻璃的吸收和荧光光谱进行了测试与分析，根据Judd-O

4、felt理论对吸收光谱进行拟合，求得Sm升的振子强度参数q(t=2，4，6)分别为4．73xlO．20，2．78x10-20。1．77x10-20cm2，并进一步计算出Sm3+在玻璃中各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。紫外光激发下，Sm3+掺杂铋碲酸盐玻璃发出明亮的橙红色光。4．E矿掺杂LKBB卜II铋碲酸盐玻璃中除了观察到位于587，615，652和703rim，对应5Do呻VFj(．，=l，2，3，4)的常见跃迁发射，还获得了从更高能级5Dj(．，=l，2，3)的向下跃迁发射。包括位于420rim，431rim，446nm，46

5、6nm,490hm,513rim．537nm和556nm的发射峰，分别对应于503_7只，5D3专7尼，5D3j砚，5D3_7凡，5D2峥7恳，5功寸7，3，5Dl呻7矗和5DI斗7F2的多通道跃迁发射。新型铋碲酸盐玻璃中，多种稀土离子P，、Sm3+、Eu3+等的掺杂产生一些重要的荧光性质。在这种新玻璃体系中掺入不同稀土离子后，获得了多种光学和发光玻璃。其中Tm3+／Yb3+共掺杂的玻璃及Sm3+和Eu3+掺杂的玻璃有可能成为性能良好的激光和发光玻璃。上述获得的新的现象和研究结果，为新型荧光显示器件及稀土掺杂新激光玻璃和光纤的发展提供了理论上的依据和新材料物质保证。关键

6、词：稀土离子，铋碲酸盐玻璃，荧光光谱，上转换，J．_0理论AbstractGlassesdopedwithvariousrare-earthionsareimportantmaterialsforfluorescentdisplaydevices，opticaldetectors，bulklasers，opticalfibers，wavegnidelasersandopticalamplifiers．Oftheoxideglasses，telluriteglassescatchmuchattentioninrecentyearsbecausetheirmaximumph

7、ononenergyislowerthanthoseinsilicate，borate，phosphateandgermanateglasses．Rare-,carthionscallbeexpectedthatthenon-radiativelosstothelatticewillbesmallandthefluorescencequantumefficiencywillbehighintelluriteglasses．Inthiswork,alkali—barium—bismuth—tellurite(LKBBDglasseswere