铒镱共掺磷酸盐发光玻璃的制备及性能研究

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1、铒镱共掺磷酸盐发光玻璃的制备及性能研究摘要掺Er玻璃是目前激光材料领域中的研究热点之一，其在1．531xm处的发光对光纤通信领域内的光放大应用具有重要意义。目前，随着器件小型化的发展趋势，一方面，对玻璃中的掺Er浓度提出了更高的要求：另一方面，由于Ybp离子卓越的敏化性能，对Er／Yb共掺玻璃的研究也越来越深入。由于磷酸盐具有对稀土离子高的溶解度，因此，研究磷酸盐体系玻璃中Er单掺、E／rYb共掺系统的物理特性和光学特性对推动Er掺杂激光器、放大器材料的发展具有非常重要的应用价值。本文采用两步熔融法制备了相同基质，E，离

2、子浓度固定0．5m01％不变Yb3+离子浓度由0m01％依次增加1．5m01％变化到7．5m01％的系列磷酸盐玻璃，并对各坩+离子掺杂浓度下的玻璃试样进行了密度、厚度、折射率、热稳定性等物理性能的测试；根据各样品的吸收光谱，利用J．O理论计算得到此玻璃体系的系列光谱参数，并对其荧光光谱进行了测试分析。另外，在前面分析得到的最佳配比方案的基础上，采用添加重金属氧化物Bi203对其进行改性，并对各项性能进行测试比较。最后通过分析制备工艺条件的影响因素，进一步确定最佳的制备方案。制备得到的玻璃样品密度在1．4470"～1．53

3、829／em3之间，当掺杂的Yb203为6．0m01％(E5样品)时，玻璃的密度达到最大为1．53829／cm3；得到的玻璃样品折射率在1．54左右。通过DTA测试，得到玻璃样品的开始析晶温度和玻璃转变温度差值△T，在E5样品达到最大值为154℃，具有良好的热稳定性。对系列玻璃进行耐水性能测试，发现前2个小时腐蚀程度大后面基本呈线性增加。本实验对发光玻璃吸收光谱的测试，吸收光谱主要有7个吸收峰，中心位置波长分别为：488，520，544，651，798，978，1534nm，吸收峰分别对应于E，离子从基态4115尼到各个

4、激发态4F7彪，2Hll／2，4S3尼，4F9t2，4l蚍，411l尼，4113也以及Yb3+离子从基态2F7／2到2F5／2的吸收跃迁。利用J-O理论计算得到唯象强度参数Qt，Q2在7．04"-'7．52之间，Q4在1．67～1．96之间，f26在1．05～1．24之间；计算出E，离子在本实验样品中的自发辐射跃迁几率如、钆，荧光强度分支比卢和辐射寿命f。d，利用McCumber理论计算得到的发射截面达到0．84pm2。测试样品在1．5J，tm处的荧光光谱，各样品的荧光峰值波长并没有发生变化，均为1534nm；荧光强度随

5、着Yb”离子浓度的增加先变大后降低，在E5样品中达到最大值，荧光半高宽可达到38nm；本实验制备的PBAZN系列磷酸盐玻璃的Yb3+：E，最佳比为12：1。得到的上转换发射光谱有三个，可见峰位于522，545，651nm，在E5样品中绿光强度是单掺铒的5倍左右，红光强度为3倍左右。通过对E5样品配方添加10m01％的Bi203进行改性实验，玻璃的密度、折射率、热稳定性都得到一定提高，通过荧光光谱测试发现掺杂氧化铋后的铋磷酸盐玻璃的峰值在1544nm，向长波方向移动了；荧光半高宽为48nm。实验发现提高玻璃的熔炼温度对去除

6、OH一有一定的作用，制得样品的荧光寿命还是比较理想的。关键词：铒镱共掺；磷酸盐玻璃；吸收光谱；光致荧光；上转换荧光ⅡStudyonThePreparationandThePropertiesofTheEr／YbOo—dopedPhosphateGIassesAbstractErbium·dopedglassisoneofthemostimportantlasermaterialsbecauseofitskeyroleintheopticalsignalamplificationfor1．531xmtelecommunic

7、ation．Tosupporttheopticalintegration，increasingdopingconcentrationisalleffectivesolutiontoobtainhighoutputpowerorhighgaininminiaturizedlasersandamplifiers．Unfortunately，mostsolidlasermaterialsexhibitpronouncedconcentrationquenchingat11ighdopingconcentration．Er／Yb

8、CO-dopedsystemhasbeenfoundtobealleffectivemethodtoenhancethegainduetotheexcellentsensitizingabilityofYb，+ions．Sincethephosphateofrareearthionshavehi曲solubility