稀土掺杂玻璃2-3μm近中红外光致发光增强机理研究

《稀土掺杂玻璃2-3μm近中红外光致发光增强机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510131282分类号O433密级硕士学位论文稀土掺杂玻璃2-3μm近中红外光致发光增强机理研究学位申请人黄薄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Theinvestigationon2-3μmnear-andmid-infraredphotoluminescenceenhancementmechanisminrareearthdopedglassesCandidateBoHuangSupervisorProf.Lizho

2、ngSunCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationMicroelectronicMaterialsandDevicesEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2018摘要摘要2-3μm近中红外激光器因其在军事和民用领域的应用而受到广泛关注，如激光制导、红外遥感、有毒气体探

3、测、医疗手术等。激光器增益介质是激光器的一个重要组成部分。玻璃材料制备工艺简单、制备周期短及小体积等优点使其逐渐开始取代晶体材料作为重要的激光增益介质。因此,近年来稀土离子掺杂的近3+3+3+3+中红外玻璃材料的研究受到了人们的重视。本文以Ho、Tm、Er、Yb四种稀土离子掺杂氟氧化物玻璃以及氟化物玻璃系统为研究对象，探索这两类基质中2-3μm近中红外光致发光增强机制。本文的主要成果如下：(1)在氟碲酸盐玻璃(TeO2-PbF2)中以ZnF2逐步替代PbF2研究了ZnF2的去除-羟基(OH)效应，并在此基础上制备了TeO

4、2-ZnF2锌基氟碲酸盐玻璃，并研究其3+3+3+3+在Yb/Er和Yb/Ho共掺后2.7μm和2.85μm处的发光性能。研究表明当ZnF2逐渐替代PbF2时，玻璃的热稳定性逐渐提高，并且ZnF2能够有效地减少玻璃样-品中的OH含量，当ZnF2完全取代PbF2后羟基含量仅为不含ZnF2样品的1/3；-3+3+锌基氟碲酸盐玻璃较少的羟基含量抑制了OH和Er、Ho之间的无辐射能量传递，从而增强了样品在980nm激光器激发下2.7μm和2.85μm的发光强度；3+3+(2)以上文的锌基氟碲酸盐玻璃(TeO2-ZnF2)为基础，

5、系统研究了Yb/Ho3+3+3+3+3+3+3+3+3+3+双掺、Yb/Ho/Er三掺、Yb/Ho/Tm三掺、以及Yb/Ho/Er/Tm四掺在2.0μm的发光性能和离子间的能量传递。研究表明，在980nm激光器激发下3+3+3+3+四掺时2.0μm的发光最强。我们发现Yb、Er和Tm三种离子对Ho的2.0μm3+发光都有提升作用，缺少任何一种都无法达到最佳。其中Yb为主要的敏化剂，3+3+5Tm为重要的能量传递离子，能够集中传递能量于Ho的I7能级，进而促进2.03+3+3+μm的发射，而Er在与Tm共同作用时，能够将Y

6、b传递的能量及自身吸收的3+3+激发光能量经过Tm传递给Ho，从而进一步增强2.0μm发光；3+(3)以氟锆酸盐玻璃(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF3，ZBLAN)为基质研究了Tm3+3+掺杂在2.3μm的发光性能。研究表明Tm单掺时，随着Tm浓度增大，2.3μm3+33发射强度先增加后减小。这是由于当Tm浓度增大时，H4能级与H6能级之间3将发生强烈的交叉驰豫并聚集于F4能级，导致2.3μm的发射降低；为了防止交3+叉驰豫的发生，将Tm的浓度降低并加入Bi2O3时的结果表明，Bi2O3能够提高3++3+

7、Tm在2.3μm的发射强度，这是由于活性Bi离子能够与Tm进行能量传递进3+3而提高Tm在H4的电子聚集从而提高了2.3μm的发射强度。关键词：稀土掺杂；近中红外发光；氟碲酸盐玻璃；ZBLANIAbstractAbstract2-3μmnear-andmid-infraredlasershaveattractedwideattentionduetotheirwideapplicationsinmilitaryandcivilianfields,suchaslaserguidance,infraredremotesensi

8、ng,toxicgasdetectionandmedicalsurgery.Thegainmediumisoneofthemostimportantpartsofthelaser.Theadvantagesofglassmaterials,suchassimplepreparationprocess,shortpre