掺Er3+锗酸盐玻璃的中红外光谱与能量转移研究

需积分: 9 0 下载量 70 浏览量 更新于2024-07-09 收藏 2.17MB PDF 举报
"掺Er3 +的锗酸盐玻璃是一种潜在的中红外应用材料,本文对其光学性质、能级间转移机制以及种群行为进行了深入研究。通过980 nm二极管激光器泵浦,观察到在2.7 μm处的自发辐射跃迁概率和发射截面分别为36.45 s^(-1)和1.61 x 10^(-20) cm^2。实验揭示了中红外发光特性的关键参数,并利用Inokuti-Hirayama模型、速率方程和Dexter理论分析了Er3 +离子在4I11/2和4I13/2能级间的种群动态。此外,通过差示扫描量热法(DSC)评估了样品的热稳定性,以评估其耐热损伤和抗结晶性。这些发现为理解2.7微米发射的Er3 +离子的种群行为提供了理论依据,进一步推动了锗酸盐玻璃在中红外技术领域的应用潜力。" 本文的核心知识点包括: 1. 掺杂材料科学:研究对象是掺Er3 +的锗酸盐玻璃,这是一种用于光学应用的掺杂材料,Er3 +离子作为激活剂增强了玻璃的光学性能。 2. 光学发射特性:在2.7 μm处的自发辐射跃迁概率和发射截面是衡量材料光学性能的重要指标,高值意味着高效的中红外发射。 3. 能量转移机制:通过分析Er3 +离子的4I11/2和4I13/2能级间的跃迁,可以了解能量如何在不同能级之间传递,这对设计高效激光或光放大系统至关重要。 4. Inokuti-Hirayama模型:该模型用于描述多能级系统中的粒子跃迁和能量转移,帮助解释实验观测到的光谱行为。 5. 速率方程:在分析种群动态时,速率方程用于描述离子在不同能级间的转移速率,从而理解发射和吸收过程。 6. Dexter理论:这一理论用于研究近邻离子间的非辐射能量转移,对于了解上转换发光现象尤其重要。 7. 热稳定性研究:通过DSC曲线分析,评估了样品在高温下的稳定性能,这对于实际应用中的耐热性和长期稳定性至关重要。 8. 抗结晶性:研究材料的抗结晶性是确保其在高温环境下保持非晶态结构的关键,这对于保持其光学特性至关重要。 这项研究不仅揭示了掺Er3 +锗酸盐玻璃的光学特性,还提供了深入理解其内部能量转移和种群动力学的理论工具,为进一步优化这种材料的性能和应用提供了基础。