稀土摻雜激光玻璃材料一直是光學(xué)材料領(lǐng)域的研究重點。近年來，2-3μm激光玻璃材料在醫(yī)療、光通信、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用前景。以往的研究主要針對目前市場上的產(chǎn)品玻璃光纖ZBLAN，但是其物化性能、機(jī)械性能較差，特別是國內(nèi)對開發(fā)新型的、物化性能較好，并且兼具發(fā)光性能的中紅外發(fā)光材料研究較少。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)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(fā)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(fā)光機(jī)理，其結(jié)果發(fā)表在Scientific Reports[ScientificReports,5,8233,2015]。
上海光機(jī)所研究人員研發(fā)制備的可在中紅外發(fā)光的Er3+離子摻雜的氟碲酸鹽玻璃組分主要為氟鋁酸鹽結(jié)構(gòu)，有聲子能量低、紅外透光范圍寬等優(yōu)勢，并且通過少量的氧化碲調(diào)整，玻璃的形成性能較純的氟化物有明顯改善。結(jié)果表明：Er3+離子摻雜的氟鋁碲酸鹽玻璃適合作為中紅外發(fā)光材料；在980nm激發(fā)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(qū)域發(fā)光；而在1550nm以及800nm激發(fā)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(zhuǎn)化發(fā)光，這為中紅外發(fā)光材料提供了新的選擇。
圖1：Er3+和Yb3+離子的能級結(jié)構(gòu)圖以及在不同泵浦源下可能存在的發(fā)光機(jī)理。(a):980nm(b):1550nm(c):800nm
圖2：980nm激發(fā)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。
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