tm3掺杂gegase玻璃中红外发光特性与多声子弛豫分析

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1、万方数据第30卷，第6期2010年6月光谱学与光谱分析V01．30，No．6，ppl464—1468SpectroscopyandSpectralAnalysisJune，2010Tm3+掺杂Ge-Ga—Se玻璃中红外发光特性与多声子弛豫分析张鹏君1，戴世勋1’“，乐放达1，彭波2，徐铁峰1，聂秋华1，章向华1’31．宁波大学信息科学与T程学院，浙江宁波3152112．中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西西安7101193．法国雷恩I大学玻璃与陶瓷国家实验室，法国雷恩35042摘要用熔融急冷法制备了系列不同TTn3+掺杂浓度的C,esoGasSe6s玻璃样

2、品，测试了样品折射率、托曼光谱、吸收光谱以及800nlTl激光泵浦下的近红外及中红外波段荧光光谱和荧光寿命。用Judd-Ofeh理论计算了Tm3+在C,eaoGasSe6s玻璃中的强度参数l／,(i一2，4，6)、自发辐射跃迁概率A、荧光分支比

3、19和辐射寿命rnd等光谱参数。讨论了800nl'n激光泵浦下掺杂1Wt％TIn3+样品在近红外1．23，1．48和1．8弘m处的发光特性及各昔子效率，研究了800nrn激光泵浦下的样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间的关系，计算了常温下该基质玻璃中Tm3+：3H5—3F4跃迁对于3．8pm处的多声子弛豫速率w0和Ge∞GasSe6s玻璃基质中多声子弛

4、豫常数Ⅳ(O)和电子一声子结合常数口值。结果表明(璃。GasSe6s硒基玻璃较低的声子能量可以大大降低稀土离子能级间跃迁的多声子弛豫概率，从而提高中红外荧光发光效率，因此硒基玻璃作为稀土离子的掺杂基质材料对实现中红外荧光输出是非常有利的。关键词硫系玻璃；中红外发光；Tm3+掺杂；多声子弛豫中图分类号：TQl71．1文献标识码：ADOh10．3964／j．issm1000-0593{2010)06-1464—05引言近年来3～5呻波段中红外相干光源显示出在军事(激光制导、红外遥感等)和民用(地球遥感探测、有毒痕量气体探测等)有着重要的应用前景。由于稀土离子在低声子能量的无机固体材料里中红外波

5、段能级跃迁的多声子弛豫速率大大降低，从而使中红外辐射跃迁成为可能[1]。目前稀土离子掺杂的低声子能母基质硫系玻璃、卤化物晶体及光纤已成为获得中红外光源的研究热点[2-7]。其中，硫系玻璃具有独特的光学和电学性能，它能透1～20肿波段范围的红外光，具有优良的化学稳定性，制备成本较单晶或多晶材料低，易获得大尺寸样品。更重要的是硫族元素可与其他元素形成化学计量或非化学计量组成的玻璃，使其具有成分及性能连续可调的优势。在众多的稀土离子中，TIn3+具有丰富的能级结构，其中3H5-．·3F4能级跃迁波长位于3．5～4．0肚m，可利用商用800rlnlInGaAs激光器将TIn3+从基态3H6能级激发

6、至3H4能级，通过辐射跃迁至3Hs能级以实现3H5—3F4中红外辐射跃迁。shin【8]等研究了798nlTl激光泵浦下Tm3+掺杂Ge-Ga-S和Ge-As-S玻璃近红外发光和多声子弛豫特性。Schweizer[9j等研究了700n／n激光泵浦下TIn3+掺杂的Ga-La-S玻璃的中红外光谱特性。在硫系玻璃体系中，硒基(Se)玻璃(230CIl'l-1)具有比硫基(S)玻璃(350ClTI叫)更低的声子能量，因此稀土离子掺杂在硒基玻璃中其中红外波段能级跃迁的多声子弛豫速率将更低，更易获得中红外荧光辐射，但TIn3+掺杂硒基玻璃的中红外发光至今未见报道。本文制备了系列TIn3十掺杂浓度的G

7、e30Gasse6s硒基硫系玻璃，在800nlTl的激光泵浦F观察到r3．8tan中红外荧光输出，在此基础上研究了其中红外发光与掺杂浓度之间变化关系，利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+的强度参数，并计算了nn3+在硒基玻璃中多声子弛豫速率。1实验采用熔融淬冷法制备了组成为GasoGasSes5(at．％)玻璃，Tms+掺杂浓度分别为0，0．5，0．7，1Wt％，以TrTl2S收稿日期：2009-07-02。修订日期：2009—10-12基金项目：国家自然科学基金项目(60878042)，中国博士后基金项目(20080430204)。浙江省自然科学基金项目(Y407253)和中国科学

8、院和宁波大学王宽诚幸福基金项目资助作者简介：张鹏君。1984年生，宁波大学信息科学与工程学院硕士研究生e-mail：jaso位pj@163．gonl*通讯联系人email：daishixun@lnbu．edu∞万方数据第6期光谱学与光谱分析1465(3N)形式掺入，其他原料以C,e(5N)，Ga(5N)和Se(3N)单质引入，制备过程参见文献E63。将制得的玻璃加工成巧lOmmX2r啪两大面抛光的样品用于符种件能测试。样