Tm3+掺杂氟铝酸盐玻璃的上转换与红外特性研究

本研究论文主要关注Tm3+离子掺杂氟铝酸盐玻璃的光学性质，特别是其上转换光谱和红外光谱特性。Tm3+是一种重要的稀土离子，在可见光和红外光谱区域具有显著的发光性能，这使得它在众多领域，如数据存储、通信、传感和医疗应用中具有巨大的潜力。文章首先通过实验制备了Tm3+掺杂的氟铝酸盐玻璃，并利用Judd Ofelt理论对Tm3+在该材料中的光谱参数进行了详细计算，这是评估稀土离子光学行为的关键步骤。 研究发现，在800纳米激光二极管的激发下，Tm3+离子产生的1.45微米（3F4→3H4）荧光受到显著的浓度猝灭，相比之下，1.77微米（3H4→3H6）荧光则较弱。这种差异揭示了不同能级间跃迁的敏感性及其在实际应用中的可能影响。此外，当使用655纳米的激发源时，上转换荧光主要源于单个Tm3+离子的步进二光子吸收过程，这一现象对于理解能量传递机制和优化材料的光致变色性能至关重要。 Tm3+离子在氟铝酸盐玻璃中的红外发射特性也被深入探讨，这对于潜在的红外光通信和传感应用具有重要意义。由于Tm3+的特定跃迁恰好落在石英光纤的通信窗口，掺杂的材料可以作为光纤放大器的关键组件。同时，Tm3+与水吸收峰的重叠使其成为探测水中痕量物质的理想光源和传感器。 论文还提到了Tm3+激光器在高功率放大器中的应用，尤其是在基于Er3+掺杂的放大器中，Tm3+作为抽运源可以提升放大器的效率和工作带宽。另外，Tm3+的'眼睛安全'波段发射在激光雷达、远程传感器和医疗设备中的应用也得到了提及，强调了对Tm3+掺杂材料研究的持续兴趣。 这篇论文通过对Tm3+在氟铝酸盐玻璃中的光谱行为的深入研究，提供了关于如何优化这些材料用于多种光学应用的重要见解，包括通信、传感和激光技术。这些发现对于材料设计和工程实践具有重要的指导意义。