掺Er碲酸盐基质上转换光谱性质的研究

摘要

本论文系统地研究了Er3+在碲酸盐基质中的上转换发光性质，其主要内容包括以下四个方面： 第一部分，研究了在不同激发波长（975nm和800nm）下Er3+离子可能存在的上转换过程。考察了Er3+离子浓度和玻璃成分对Er3+离子上转换荧光的影响。研究结果表明：Er3+离子浓度在1wt﹪附近，上转换绿光达到最大值，而这个最佳浓度跟激发波长无关。由于提高碲酸盐玻璃的最大声子能量，上转换绿光和红光明显淬灭。说明了基质声子能量决定了上转换效率。 第二部分，对比了Er3+单掺、Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃样品在975nm激发下的上转换荧光，结果表明：Yb3+敏化的Er3+掺杂的玻璃样品的上转换绿光光是未掺Yb3+的25倍左右，而红光加强了45倍左右。而且Yb3+离子存在着最佳敏化浓度，当Yb3+离子浓度为5wt﹪时，绿光开始淬灭，而红光直到Yb3+离子浓度为7wt﹪时才开始淬灭，造成淬灭的原因为4I11/2 (Er3+)→2F5/2( Yb3+)的后向能量转移占据了主导地位。 第三部分，分析了Tm3+离子对Er3+上转换发光中的作用，发现Tm3+离子对Er3+离子的绿光上转换存在着淬灭效应，而在一定含量下对红光存在着敏化作用。Er3+和Tm3+共掺的样品在975nm和800nm激发下，其浓度比例存在着一个最佳值。当Er3+:Tm3+ =2:1时，用975nm和800nm激发的红光分别是未掺Tm3+离子时红光的1.5和5倍左右。 最后部分，拉制了TeO2-ZnO-La2O3系统的碲基光纤，测试了其上转换荧光性质。Er3+/Yb3+共掺的碲基光纤绿光发射的阈值功率很低(<75mw)，其数值远小于单掺Er3+的氟化物光纤。测试了不同光纤长度下的上转换荧光，发现55cm处光纤的上转换荧光最强，此最佳长度还要通过改善光纤质量做进一步研究。