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Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

张勤远 王勇超 夏海平 章践立

Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

张勤远, 王勇超, 夏海平, 章践立
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  • 用高温熔融法制备了相同质量百分比浓度4%Tm2O3掺杂浓度下(90-x)GeO2-xNb2O5-10Na2O(其中数字为摩尔百分比x=1,2,4,6,8)以及Tm2O3掺杂浓度分别为质量百分比1%,2%,3%,4%下86GeO2-4Nb2O5-10Na2O(其中数字为摩尔分数)系列玻璃.研究了Nb2O5组分对玻璃热稳定性,荧光强度和J-O参数的影响.应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子在Nb2O5浓度不同时的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面.从获得的吸收截面、发射截面与离子掺杂浓度计算了1.8 μm荧光波段的增益截面曲线.在808 nm波长光的激发下,研究了Tm3+掺杂玻璃在1.47与1.8 μm附近的荧光特性.发现当Tm2O3掺杂浓度为质量百分比3%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低;当Nb2O5摩尔分数含量大约在2%时,Tm3+在1.8 μm处的荧光强度最强.并讨论了Nb2O5组分变化对玻璃结构与光谱特性的影响情况.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60777030), 宁波市重点实验室开放基金(批准号: 2007A22010),宁波大学王宽诚幸福基金资助的课题.
    [1]

    Balda R,Lacha L M,Fernandez J,Fernandez-Navarro J M 2005 Opt.Mater.27 1771

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    Jayasankar C K,Devi A R 1996 Opt.Mater.6 185

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    Tanabe S,Tamai K,Hirao,Soga N 1993 Phys.Rev. B47 2507

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    Spector N,Reisfeld R,Boehm L 1977 Chem.Phys.Lett.49 49

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    Reisfeld R,Eckstein Y 1973 SolidStateCommun.13 265

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    Krupke W F 1966 Phys.Rev.145 325

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    McCumber D E 1964 Phys.Rev.134 A 299

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    Ma T F,Wang Z C 1994 Opt.Precision Engng.2 10 (in Chinese) [马天飞﹑王中才 1994 光学精密工程 2 10]

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    Gan F X,Chen S Z,Huang G S1982 Acta Opt.Sin.2 252 (in Chinese) [干福熹、 陈世正、 黄国松 1982 光学学报 2 252]

    [22]

    Jian L,W H,Sun Z R,Chandra S R,Delbert E D 2004 J.Non-Cryst.Solids 336 189

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    Lee D Y, Jang J W, Kim D T 2001 Ceram.Internat.27 291

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    [20] 王国樑, 戴培英. 时间和空间无序对玻璃超声弛豫的影响——红外发散响应理论的推广. 物理学报, 1990, 39(7): 95-100. doi: 10.7498/aps.39.95
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-06
  • 修回日期:  2009-12-25
  • 刊出日期:  2010-04-05

Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

  • 1. (1)华南理工大学光通信材料研究所特种功能材料教育部重点实验室,广州 510640; (2)宁波大学光电子功能材料重点实验室,宁波 315211
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60777030), 宁波市重点实验室开放基金(批准号: 2007A22010),宁波大学王宽诚幸福基金资助的课题.

摘要: 用高温熔融法制备了相同质量百分比浓度4%Tm2O3掺杂浓度下(90-x)GeO2-xNb2O5-10Na2O(其中数字为摩尔百分比x=1,2,4,6,8)以及Tm2O3掺杂浓度分别为质量百分比1%,2%,3%,4%下86GeO2-4Nb2O5-10Na2O(其中数字为摩尔分数)系列玻璃.研究了Nb2O5组分对玻璃热稳定性,荧光强度和J-O参数的影响.应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子在Nb2O5浓度不同时的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面.从获得的吸收截面、发射截面与离子掺杂浓度计算了1.8 μm荧光波段的增益截面曲线.在808 nm波长光的激发下,研究了Tm3+掺杂玻璃在1.47与1.8 μm附近的荧光特性.发现当Tm2O3掺杂浓度为质量百分比3%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低;当Nb2O5摩尔分数含量大约在2%时,Tm3+在1.8 μm处的荧光强度最强.并讨论了Nb2O5组分变化对玻璃结构与光谱特性的影响情况.

English Abstract

参考文献 (23)

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