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1、第32卷第1O期物理实验Vol_32No．1OPHYSICSEXPERIMENTATION0ct．，2O122012年1O月Tm3+／Yb3+／Era+共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性胥馨，张新颖，张健(空军航空大学基础部，吉林长春130022)摘要：利用熔融法制备了Tm件／Yb”／Er。共掺氟氧硅酸盐玻璃．在980nmLD激发下，研究了Tm离子和Er3离子之间的能量传递和Tm。+离子的上转换荧光，分析了Tm离子的上转换机理，发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于Gd—aH的跃迁，而红色上转换荧光是双光子过程对应于G一。F的跃迁．比较不同掺杂摩尔

2、分数的样品的荧光强度，发现Tm。离子的最佳掺杂摩尔分数为0．2．关键词：Tm件／Yb／Er”共掺；上转换；氟氧硅酸盐玻璃；稀土中图分类号：0493．3文献标识码：A文章编号：1005—4642(2012)10—0009—04完全后取出坩埚，将玻璃液浇注在预热好的铁板1引言上，再放入600℃的退火炉中自然退火至室温，得Tm什离子在可见光及红外波段都有着非常到玻璃样品．把样品加工成20mE×10mE×吸引人的发射，有着良好的应用前景，是近些年研2mE尺寸，抛光以备测试使用．究的热点n]．但Tm。离子即使在很低的摩尔分数下，荧光猝灭也已经很严重，因此需

3、要进一步提表1Tm3／Yb3／Er3共掺氟氧硅酸盐玻璃组分高上转换发光效率．由于低声子能量的基质材料组分z／Si023O～4O可以降低多声子弛豫造成的无辐射能量损失，从BaF22O～3O而实现较强的上转换发光．目前研究的基质材料Ba02O～25大多为氟化物晶体、陶瓷或玻璃[4．6_．但是氟化物Sr010～15材料的稳定性和机械强度差、抗激光损失阈值低、Alz032～6工艺制作困难等缺点使得它们在实际应用中遇到Yb2O31～5了很多困难．氧化物玻璃[70]的声子能量虽然高E2031～5于氟化物玻璃，但其具有更高的机械强度、热稳定Tm2O3O～5性和

4、化学稳定性，能适应恶劣的环境，因此展示出诱人的应用前景．近年研究发现，氟氧硅酸盐玻样品的发射谱是由日本Shimadzu生产的璃L1¨既具有氧化物玻璃的稳定性又具有氟化物RF一5301pc荧光光谱仪测试的．玻璃优良的光学性能，所以氟氧硅酸盐玻璃是一3结果与分析种潜在的优良的上转换发光材料．3．1上转换发光及其机理分析2实验图1为980nm激光泵浦激发Tm抖／Yb。／用熔融法制备了组分(摩尔分数)如表1所示Er。三掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换荧光光谱，与的氟氧硅酸盐玻璃样品，所用原料均为高纯原料．Yb。／Er。f共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换荧光光准确称量各

5、原料共约10g，混合均匀后倒入铂金谱相比较，其谱线形状相同，并没有产生新的荧光坩埚后放入电炉，于1450℃熔化约25min，熔化发射峰，只是荧光强度有所不同．引入Tm抖离子“第7届全国高等学校物理实验教学研讨会”论文收稿日期：2012—05—31；修改日期：2012-08-21作者简介：胥馨(1982一)，女，吉林蛟河人，空军航空大学基础部讲师，硕士，研究方向为物理光学．1O物理实验第32卷后，479nm附近的荧光强度急剧增加，同时对Eraj‘(S3／2)+Tm。(。H6)525nm和545nm绿光及656nm红光强度有影Er抖(9／2)+Tm抖

6、(。F4)，(1)响．由此可知，479nm的蓝光是Tm计：G4Er。(S3／2)+Tm。(。H6)·一。H6和Er什：F／2一J2的跃迁发射的叠加，Er抖(jl1／2)+Tm件(。H5)，(2)526nm和547nm的绿光是Er什：。H⋯2一15／2Er什(F9／2)+Tm件(。H6)÷和S3／2一J的跃迁发射，656nm红光是Er什(13／z)+Tm什(。H5)，(3)TmH：G4。F4和Er¨：F9／2J1s／2的跃迁发Er。(F9／2)+Tm”(。H6)·射的叠加．Er。(Jl5／2)+Tm什(。F3)．(4)26022018O1401o0

7、6O2O／Er3厂rm／E-2o4005006007008oo)dnm图1Tm”／Yb。／Er共掺杂氟氧硅酸盐图2Er3与Tm”的交叉弛豫作用玻璃的上转换荧光谱文献[14]研究了这几种交叉弛豫的可能性．当Tm。／vb抖／Er抖三掺时，Yb。离子仍然由于(1)和(2)2种交叉弛豫的存在，导致了Er。作为敏化离子起能量传递的主导作用，一部分离子S能级上的粒子数降低，从而降低了上转Yb什与Er。离子之间以Yb抖／Er件共掺的上转换绿光的强度．同理，(3)和(4)2种交叉弛豫的换发光机理相互作用，一部分Yb。与Tm离子存在，导致了Er。离子Fg／能级上粒

8、子数降低，之间以Yb。／Tm什共掺的上转换发光机理相互从而降低了上转换红光的强度．这两方面的作用作用，由于Er。和Tm。离子同时存在，E