Er3+：GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

王 策; 陈晓波; 张春林; 张蕴芝; 陈 鸾; 马 辉; 李 崧; 高爱华

doi:10.7498/aps.56.6090

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Er3+：GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

王策 , 陈晓波 , 张春林 , 张蕴芝 , 陈鸾 , 马辉 , 李崧 , 高爱华

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Er3+：GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

王策, 陈晓波, 张春林, 张蕴芝, 陈鸾, 马辉, 李崧, 高爱华

物理学报, 2007, 56(10): 6090-6097.

doi: 10.7498/aps.56.6090

Optical parameters and energy level splitting of Er3+ in Er3+: GdVO4

Wang Ce, Chen Xiao-Bo, Zhang Chun-Lin, Zhang Yun-Zhi, Chen Luan, Ma Hui, Li Song, Gao Ai-Hua

Acta Phys. Sin., 2007, 56(10): 6090-6097.

doi: 10.7498/aps.56.6090

摘要
对Er3+：GdVO4样品的光谱参数以及Er3+在晶场中能级的分裂情况进行了研究. 首先对样品进行了吸收光谱的测量，接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+在GdVO4晶体中的强度参量Ωt，并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面. 通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10-6的振子强度和大于10-18cm的积分发射截面，并且具有较高的荧光分支比，特别是2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2，4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景，因此也更加值得关注. 最后还利用群论讨论了Er3+离子在GdVO4晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的Jz混杂情况进行了分析.

关键词:
Er3+：GdVO4 /

吸收光谱 /

能级分裂 /

不可约表示
Abstract
Er3+: GdVO4 is a new laser material which is suitable for high-power laser systems. In this paper we firstly measured the absorption spectrums of Er3+ in the sample Er3+: GdVO4, then the intensity parameters were calculated using Judd-Ofelt theory. After that we calculated some predicted spectroscopic parameters, such as the spontaneous radiative transition rate, branching ratio and integrated emission cross section, which were then compared with the data of other common materials. It was found that there are many transitions with large oscillator strength and large integrated emission cross section, especially 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2, 4F9/2→4I15/2 and 4I13/2→4I15/2, which are useful in solid-state laser and communications fields. Finally, we discuss the splitting of the energy levels of Er3+ in the crystal GdVO4 through the group theory, and also analyze the intermix of Jz in Starks levels.

Keywords:
Er3+：GdVO4 /

吸收光谱 /

能级分裂 /

不可约表示
作者及机构信息
王策¹,

陈晓波¹,

张春林²,

张蕴芝²,

陈鸾¹,

马辉¹,

李崧¹,

高爱华²

(1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10174008)资助的课题.
Authors and contacts
Wang Ce¹,

Chen Xiao-Bo¹,

Zhang Chun-Lin²,

Zhang Yun-Zhi²,

Chen Luan¹,

Ma Hui¹,

Li Song¹,

Gao Ai-Hua²

(1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080
参考文献

施引文献

[1]	聂伟, 阚瑞峰, 许振宇, 姚路, 夏晖晖, 彭于权, 张步强, 何亚柏. 基于TDLAS技术的水汽低温吸收光谱参数测量. 物理学报, 2017, 66(20): 204204. doi: 10.7498/aps.66.204204
[2]	谭晓明, 赵刚, 张迪. BaCrSi4O10与AgGaSe2:Cr2+吸收光谱的精细结构及自旋单态对零场分裂参量的影响. 物理学报, 2016, 65(10): 107501. doi: 10.7498/aps.65.107501
[3]	赵佰强, 张耘, 邱晓燕, 王学维. Fe:Mg:LiNbO3晶体电子结构和吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(12): 124210. doi: 10.7498/aps.64.124210
[4]	高进云, 张庆礼, 王小飞, 刘文鹏, 孙贵华, 孙敦陆, 殷绍唐. Nd3+掺杂GdTaO4的吸收光谱分析和晶场计算. 物理学报, 2015, 64(12): 124209. doi: 10.7498/aps.64.124209
[5]	侯清玉, 郭少强, 赵春旺. 氧空位浓度对ZnO电子结构和吸收光谱影响的研究. 物理学报, 2014, 63(14): 147101. doi: 10.7498/aps.63.147101
[6]	高进云, 孙敦陆, 罗建乔, 李秀丽, 刘文鹏, 张庆礼, 殷绍唐. 高浓度Er3+掺杂Y3Sc2Ga3O12晶体的吸收光谱与晶体场模型研究. 物理学报, 2014, 63(14): 144205. doi: 10.7498/aps.63.144205
[7]	吕晓静, 翁春生, 李宁. 高压环境下1.58 μm波段CO2吸收光谱特性分析. 物理学报, 2012, 61(23): 234205. doi: 10.7498/aps.61.234205
[8]	宁凯杰, 张庆礼, 周鹏宇, 杨华军, 许兰, 孙敦陆, 殷绍唐. Yb3+:Gd2SiO5晶体的结构和光谱性能. 物理学报, 2012, 61(12): 128102. doi: 10.7498/aps.61.128102
[9]	邓伦华, 李传亮, 朱圆月, 何文艳, 陈扬骎. NO分子b4Σ--a4Πi(4,0)带的吸收光谱. 物理学报, 2012, 61(19): 194208. doi: 10.7498/aps.61.194208
[10]	李宁, 翁春生. 非标定波长调制吸收光谱气体测量研究. 物理学报, 2011, 60(7): 070701. doi: 10.7498/aps.60.070701
[11]	冯胜奇, 邱庆春. 具有D4h对称性构型的C2+4分子的Jahn-Teller效应与能级分裂. 物理学报, 2011, 60(5): 057106. doi: 10.7498/aps.60.057106
[12]	肖进, 张庆礼, 周文龙, 谭晓靓, 刘文鹏, 殷绍唐, 江海河, 夏上达, 郭常新. Nd3+:Gd3Sc2Al3O12 晶场能级及拟合. 物理学报, 2010, 59(10): 7306-7313. doi: 10.7498/aps.59.7306
[13]	黄丹, 邵元智, 陈弟虎, 郭进, 黎光旭. 纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 1078-1083. doi: 10.7498/aps.57.1078
[14]	丁君, 杨秋红, 唐在峰, 徐军, 苏良碧. Er3+/Yb3+共掺的氧化镧钇透明陶瓷的光谱性能研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2207-2211. doi: 10.7498/aps.56.2207
[15]	王晓丹, 赵志伟, 徐晓东, 宋平新, 姜本学, 徐军, 邓佩珍. 不同Yb掺杂量的Yb:Y3Al5O12晶体的光谱分析. 物理学报, 2006, 55(8): 4358-4364. doi: 10.7498/aps.55.4358
[16]	曾雄辉, 赵广军, 张连翰, 何晓明, 杭寅, 李红军, 徐军. 铝酸镧单晶体中Ce3+的能级结构和荧光特性. 物理学报, 2005, 54(2): 612-616. doi: 10.7498/aps.54.612
[17]	贺黎明, 曹伟, 陈学谦, 朱云霞. 氦原子1snd(n=4—11)组态下1D—3D谱项分裂值的计算. 物理学报, 2005, 54(11): 5077-5081. doi: 10.7498/aps.54.5077
[18]	宋　峰, 苏　静, 谭　浩, 商美茹, 吴朝晖, 田建国, 张光寅, 程振祥, 陈焕矗. 钨酸钇钠晶体中Tm3+的光谱特性. 物理学报, 2004, 53(10): 3591-3595. doi: 10.7498/aps.53.3591
[19]	谭　浩, 宋　峰, 苏　静, 商美茹, 付　博, 张光寅, 程振祥, 陈焕矗. Er3+，Tm3+共掺的NaY(WO4)2晶体的光谱分析和上转换发光. 物理学报, 2004, 53(2): 631-635. doi: 10.7498/aps.53.631
[20]	宋峰, 谭浩, 商美茹, 张光寅, 程振祥, 陈焕矗. 掺Er3+的NaY(WO4)2晶体的光谱特性. 物理学报, 2002, 51(10): 2375-2379. doi: 10.7498/aps.51.2375

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物理学报. 2007, 56(10): 6090-6097.

doi: 10.7498/aps.56.6090.

Er3+：GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

1. (1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10174008)资助的课题.

收稿日期: 2006-11-20
修回日期: 2007-04-09
刊出日期: 2007-05-05

摘要: 对Er3+：GdVO4样品的光谱参数以及Er3+在晶场中能级的分裂情况进行了研究. 首先对样品进行了吸收光谱的测量，接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+在GdVO4晶体中的强度参量Ωt，并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面. 通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10-6的振子强度和大于10-18cm的积分发射截面，并且具有较高的荧光分支比，特别是2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2，4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景，因此也更加值得关注. 最后还利用群论讨论了Er3+离子在GdVO4晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的Jz混杂情况进行了分析.

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摘要

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作者及机构信息

(1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080

Authors and contacts

(1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080

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Optical parameters and energy level splitting of Er3+ in Er3+: GdVO4

1. (1)北京师范大学物理系，应用光学北京重点实验室，分析测试中心，北京 100875; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080

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