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上海光機所稀土摻雜激光玻璃材料研究獲進展
發布:lee_9124   時間:2015/4/30 16:34:45   閱讀:1533 
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稀土摻雜激光玻璃材料一直是光學材料領域的研究重點。近年來,2-3μm激光玻璃材料在醫療、光通信、環境監測等領域都具有重要的應用前景。以往的研究主要針對目前市場上的產品玻璃光纖ZBLAN,但是其物化性能、機械性能較差,特別是國內對開發新型的、物化性能較好,并且兼具發光性能的中紅外發光材料研究較少。中國科學院上海光學精密機械研究所的研究人員首次研究了含有少量氧化碲的氟鋁酸鹽玻璃作為中紅外發光材料的可能性,同時研究了Er3+離子與Yb3+離子摻雜時在不同泵浦源下的發光機理,其結果發表在Scientific Reports[Scientific Reports, 5, 8233,2015]。

上海光機所研究人員研發制備的可在中紅外發光的Er3+離子摻雜的氟碲酸鹽玻璃組分主要為氟鋁酸鹽結構,有聲子能量低、紅外透光范圍寬等優勢,并且通過少量的氧化碲調整,玻璃的形成性能較純的氟化物有明顯改善。結果表明:Er3+離子摻雜的氟鋁碲酸鹽玻璃適合作為中紅外發光材料;在980nm激發條件下,Er3+與Yb3+共摻雜時,Yb3+可以有效的吸收泵浦光并通過Yb3+:2F5/2→Er3+:4I11/2傳遞給Er3+離子,增加其中紅外區域發光;而在1550nm以及800nm激發條件下,Yb3+為受主離子,Er3+將能量通過逆過程傳遞給Yb3+離子,增加其1μm上轉化發光,這為中紅外發光材料提供了新的選擇。


 
圖1:Er3+和Yb3+離子的能級結構圖以及在不同泵浦源下可能存在的發光機理。(a):980nm (b):1550nm (c):800nm 


 
圖2:980nm激發條件下,Er3+與Yb3+共摻雜的樣品在1.5μm和2.7μm的熒光光譜圖,插圖為測得的在1535nm處的壽命。
 

來源:上海光學精密機械研究所
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