稀土离子掺杂氟化物玻璃的中红外发光特性研究
本文选题:氟氯锆酸盐玻璃 切入点:Er~(3+)离子 出处:《天津理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近年来,中红外激光在军事、通讯、医学、环境科学等领域有着广泛的应用,使其成为发光领域的研究热点,如在远程遥感技术、医疗、通讯等领域的应用。因此,近年来稀土离子掺杂的中红外玻璃材料的研究受到了人们的广泛重视。氟锆酸盐玻璃具有相对较低的声子能量、较宽的光学窗口(0.3-7μm)、低反射率、低分散率、易于加工制造等优势,成为重要的中红外增益介质的基质,是一种适合于红外波段范围的波导材料,在光纤激光器、上转换激光器和光纤放大器等领域具有广泛的应用。制备了不同成分的Er~(3+)离子掺杂氟化铝基氟化物玻璃,利用变温方法测试了玻璃的发射光谱。根据J-O理论分析和计算了自发辐射几率Aed、荧光分支比β、辐射寿命τ和光学参数Ωt(t=2,4,6)。研究了不同成分非晶玻璃的光谱强度、发光峰位置和半高宽随温度(80-300 K)的变化函数。在Er~(3+)离子掺杂的氟氯锆酸盐玻璃体系中,研究了Cl-离子在进入氟锆酸盐玻璃后,影响Er~(3+)离子的特征荧光光谱,Cl-离子的引入显著增强了氟锆玻璃的发光强度,结合J-O理论参数计算表明,Cl-离子的引入加强了Er~(3+)离子周围配位键的共价性,减小了局域对称性。通过中红外光谱可以看到,在中红外随着Cl-离子的加入荧光强度是逐渐增强的。此外,我们还发现,随着Cl-离子含量的增加,样品逐渐陶瓷化,在陶瓷化的过程中,氟氯锆酸盐玻璃的荧光强度也在增强。在Nd~(3+)离子掺杂的氟氯锆酸盐玻璃体系中,通过XRD分析可知,样品为非晶态玻璃。Cl-离子在基质玻璃网络中主要取代的是F-离子,因此不会改变改变氟锆酸盐玻璃的网络结构。随着Cl-离子的浓度的增加,近红外的荧光强度是逐渐降低的,可是在中红外波段,随着Cl-离子浓度的增加,荧光强度得到明显的提高,此外,我们发现Nd~(3+)离子的3.9μm的发射属于双光子吸收发射。
[Abstract]:In recent years, the mid-infrared laser has been widely used in military, communication, medical, environmental science and other fields, making it a research hotspot in the field of luminescence, such as remote sensing technology, medical treatment, communications and other fields. In recent years, the research of rare earth ion doped medium infrared glass has been paid more and more attention. The fluorozirconate glass has the advantages of relatively low phonon energy, wide optical window of 0.3-7 渭 m, low reflectivity, low dispersion, easy to manufacture, etc. As an important medium for medium infrared gain, it is a waveguide material suitable for the infrared band range, in fiber lasers, Up-conversion lasers and fiber amplifiers have been widely used in many fields. Er~(3 ion-doped fluoride glasses with different compositions have been prepared. According to J-O theory, the spontaneous emission probability (Aed), fluorescence branching ratio (尾), radiation lifetime 蟿 and optical parameter 惟 _ t _ (t) _ (2) ~ (2) ~ (2) ~ (6) ~ (6) are analyzed and calculated. The spectral intensity of amorphous glass with different compositions is studied. The variation function of luminescence peak position and half-maximum width with temperature (80-300K). In the system of fluorozirconate glass doped with Er~(3 ion, the influence of Cl-ion on the content of Cl-ion in fluorozirconate glass was studied. The introduction of Cl-ion, which affects the characteristic fluorescence spectrum of Er~(3), significantly enhances the luminescence intensity of fluoro-zirconium glass. The results of J-O theoretical calculation show that the introduction of Cl-ion enhances the covalence of the coordination bond around the Er~(3) ion. The local symmetry is reduced. It can be seen from the mid-infrared spectrum that the fluorescence intensity increases gradually with the addition of Cl-ion. In addition, we also find that the samples become ceramic with the increase of Cl-ion content. The fluorescence intensity of fluorozirconate glasses is also increasing during the process of ceramics. In the system of fluorozirconate glass doped with Nd~(3 ion, the results of XRD analysis show that, The sample is amorphous glass. Cl- ion is mainly replaced by F- ion in the matrix glass network, so it will not change the network structure of fluorozirconate glass. With the increase of Cl- ion concentration, the fluorescence intensity of near infrared decreases gradually. However, in the mid-infrared band, the fluorescence intensity increases obviously with the increase of Cl-ion concentration. In addition, we find that the 3.9-渭 m emission of Nd~(3) ion belongs to two-photon absorption emission.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ171.1
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,本文编号:1579514
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