sio2-pbf2玻璃的近中红外宽波段发光及上转换白光

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1、学校代码10530学号201510131324分类号O433密级硕士学位论文SiO2-PbF2玻璃的近中红外宽波段发光及上转换白光学位申请人臧春阳指导教师孙立忠教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向微电子材料与器件工程二〇一八年五月Near-andmid-infraredbroadbandphotoluminescenceandwhiteupconvertionofSiO2-PbF2-glassCandidateChunyangZangSupervisorProf.Lizhong

2、SunCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationMicroelectronicMaterialsandDevicesDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2018摘要摘要玻璃发光材料的应用已经渗入到人们生活的各个领域，特别是其在光纤通讯、医疗检测、固体激光等领域的应用研究一

3、直是科学前沿研究热点与重点。稀土掺杂发光玻璃在上个世纪中期就开始应用于固体激光与光纤放大，但是以往的固体激光器和光纤放大器用稀土掺杂发光玻璃发光波段窄、单一且不连续，使得激光器只能应用在某个固定波段的输出，限制了其在光通讯领域的应用，这就要求制3+备宽波段可调谐激光玻璃材料。本文通过在SiO2-PbF2玻璃中采用稀土离子Nd、3+3+3+3+Ho、Er、Tm和Yb双掺和多掺的方式，制备了近中红外发光及近中红外宽波段发光玻璃，拓宽了近红外发射光谱，同时弥补了波段的缺失问题。另外，上转换白光广泛应用于固态

4、彩色三维显示和白光LED光源等领域，稀土离子掺杂的SiO2-PbF2玻璃除了能够实现近中红外发光外，还可以通过合理掺杂实现上转换白光。本文的主要研究内容如下：(1)制备了不同稀土离子掺杂的SiO2-PbF2玻璃，根据DSC曲线分析了3+3+SiO2-PbF2玻璃的成玻性能。在980nm激光器激发下，系统的分析了Yb/Tm、3+3+3+3+Yb/Ho、Yb/Er共掺玻璃体系的近中红外发光特征。通过Judd-Ofeld理论计3+3+3+算，Tm、Ho、Er离子在1800nm处、2000nm和2850nm、

5、1530nm和2720-202-202nm处的吸收/发射截面分别达到0.5044×10cm/0.33550×10cm、0.5067×-202-202-202-202-2010cm/0.6327×10cm和0.4650×10cm/0.4392×10cm、0.5832×102-202-202-202cm/0.714×10cm9和1.3274×10cm/1.1670×10cm，说明我们制备的此类玻璃材料能够作为近中红外激光与放大材料。3+(2)在SiO2-PbF2玻璃中引入多种稀土离子，特别是借助Nd离子在

6、1350nm波段处的发光，在980nm和808nm激光器组成双光源系统同时激发下实现了近中红外1250nm-2100nm宽波段覆盖。在单层玻璃的基础上为了减少多掺过程中的发光淬灭，制备了多掺杂双层玻璃，在980nm和808nm激光器同时激发下，实现了近中红外1250nm-2100nm宽波段的覆盖，并为发光强度的调控提供了基础。3+3+3+3+(3)制备了Yb、Tm、Ho、Er稀土离子共掺杂的可见光发光SiO2-PbF2玻璃。通过改变稀土离子掺杂的浓度和激光器激发功率，发现该体系的白光发射色温可在白光区

7、进行有效调控，其发光随着激光器功率的变化从黄光区经过白光区到蓝光区实现了近连续的可调特征。关键词：近中红外发光；SiO2-PbF2玻璃；超宽波段发光；上转换；稀土离子掺杂IAbstractAbstractTheapplicationofglassluminescentmaterialshaspenetratedintoallareasofpeople’slives,inparticular,itsapplicationresearchinopticalfibercommunication,medica

8、ldetection,solid-statelasersandotherfieldshasalwaysbeenahottopicandfocusofscientificresearch.Rare-earth-dopedluminescentglasshasbeenusedinsolid-statelaserandfiberamplificationsincethemiddleofthelastcentury.However,intheconvention