Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

张旭东; 徐铁峰; 聂秋华; 戴世勋; 沈  祥; 陆龙君; 章向华

doi:10.7498/aps.56.1758

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摘要
制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2 (TBS x=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合，设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能，玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)可达178℃，说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的荧光半高宽和受激发射截面，结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能，是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.

关键词:
碲硼硅酸盐 /

热稳定性 /

高斯拟合 /

OH-基
Abstract
A series of Er3+/Yb3+ co-doped (85-x) TeO2-15B2O3-xSiO2 (TBS x=0,5,10,15,20 mol%) glasses have been prepared. The thermal stability, absorption and emission spectra, lifetime of Er3+: 4I13/2 level and infrared transmit spectra were measured and discussed. The emission spectra of Er3+:4I13/2→4I15/2 transition was analyzed using a peak-fit routine, and an equivalent four-level system was proposed to estimate the Stark splitting for the 4I15/2 and 4I13/2 levels of Er3+ ions. It was found that the thermal stability of these glasses was improved by introducing SiO2. The difference between the glass transition temperature (Tg) and the crystallization onset temperature (Tx), ΔT=Tx-Tg, have came to 178℃ when SiO2 was 20 mol%, indicating that they were suitable for fiber drawing. The fluorescence full width at half maximum (FWHM) and peak of emission cross-section (σpeake) of Er3+ ions in different glass hosts have been compared. The results indicate that these new TBS glasses are promising host material for broadband amplifiers.TeO2-B2O3-SiO2, thermal stability, G

Keywords:
aussian fits /

OH- groups /

/
作者及机构信息
张旭东²,

徐铁峰²,

聂秋华²,

戴世勋²,

沈祥²,

陆龙君²,

章向华¹

(1)法国雷恩1大学玻璃与陶瓷实验室,法国雷恩 35042; (2)宁波大学信息科学与工程学院，宁波 315211

基金项目: 浙江省自然科学基金(批准号：Y104498)，浙江省科技厅(批准号：2005C31014，2006C21082)，宁波大学校基金(批准号：200586)资助的课题.
Authors and contacts
Zhang Xu-Dong²,

Xu Tie-Feng²,

Nie Qiu-Hua²,

Dai Shi-Xun²,

Shen Xiang²,

Lu Long-Jun²,

Zhang Xiang-Hua¹

(1)法国雷恩1大学玻璃与陶瓷实验室,法国雷恩 35042; (2)宁波大学信息科学与工程学院，宁波 315211
参考文献

施引文献

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[2]	刘娜, 王译, 李文波, 张丽艳, 何世坤, 赵建坤, 赵纪军. 外尔半金属WTe₂/Ti异质结的热稳定性拉曼散射研究. 物理学报, 2022, 71(19): 197501. doi: 10.7498/aps.71.20220712
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[7]	卢顺顺, 张晋敏, 郭笑天, 高廷红, 田泽安, 何帆, 贺晓金, 吴宏仙, 谢泉. 碳纳米管包裹的硅纳米线复合结构的热稳定性研究. 物理学报, 2016, 65(11): 116501. doi: 10.7498/aps.65.116501
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[11]	张章, 熊贤仲, 乙姣姣, 李金富. Al-Ni-RE非晶合金的晶化行为和热稳定性. 物理学报, 2013, 62(13): 136401. doi: 10.7498/aps.62.136401
[12]	张杨, 宋晓艳, 徐文武, 张哲旭. SmCo7纳米晶合金晶粒组织热稳定性的热力学分析与计算机模拟. 物理学报, 2012, 61(1): 016102. doi: 10.7498/aps.61.016102
[13]	张颖, 何智兵, 李萍, 闫建成. 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜的热稳定性研究. 物理学报, 2011, 60(12): 126501. doi: 10.7498/aps.60.126501
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[16]	牛睿祺, 董慧茹, 王云平. 非线性光学晶体4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐的制备与性能研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4235-4241. doi: 10.7498/aps.56.4235
[17]	李岩, 陈庆永, 姜宏伟, 王艾玲, 郑鹉. PtMn层厚度对NiFe/PtMn双层膜交换偏置形成及热稳定性的影响. 物理学报, 2006, 55(12): 6647-6650. doi: 10.7498/aps.55.6647
[18]	沈祥, 聂秋华, 徐铁峰, 高媛. Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2379-2384. doi: 10.7498/aps.54.2379
[19]	滕蛟, 蔡建旺, 熊小涛, 赖武彦, 朱逢吾. NiFe/FeMn双层膜交换偏置的形成及热稳定性研究. 物理学报, 2004, 53(1): 272-275. doi: 10.7498/aps.53.272
[20]	杨慎东, 宁兆元, 黄峰, 程珊华, 叶超. a-C:F薄膜的热稳定性与光学带隙的关联. 物理学报, 2002, 51(6): 1321-1325. doi: 10.7498/aps.51.1321

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Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

1. (1)法国雷恩1大学玻璃与陶瓷实验室,法国雷恩 35042; (2)宁波大学信息科学与工程学院，宁波 315211

基金项目: 浙江省自然科学基金(批准号：Y104498)，浙江省科技厅(批准号：2005C31014，2006C21082)，宁波大学校基金(批准号：200586)资助的课题.

收稿日期: 2006-01-09

修回日期: 2006-08-10

刊出日期: 2007-07-11

摘要: 制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2 (TBS x=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合，设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能，玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)可达178℃，说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的荧光半高宽和受激发射截面，结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能，是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.

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