书书书
第
28
卷
第
4
期
光
学
学
报
Vol.28
,
No.4
2008
年
4
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犃
狆
狉犻犾
,
2008
文章编号:
02532239
(
2008
)
04074907
镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得 奥菲而特
理论分析
明成国
1
李成仁
1
张
丽
1
王宝成
1
冯兆池
2
徐
倩
2
(
1
辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁 大连
116029
;
2
中国科学院大连化学物理研究所,辽宁 大连
116023
)
摘要
采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺 铒硼 硅 酸盐 玻璃、镱铒 共 掺硼 硅酸 盐 玻璃 样品。 依据 扎得 奥
菲而特(
JuddOfelt
,
JO
)理论计算了三价铒离子扎得 奥菲而特强度参量
Ω
犽
(
犽
=2
,
4
,
6
)和 自发辐 射寿 命、自 发辐射
跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量。用麦克库玻(
McCumber
)理论分析了镱铒共掺 硼硅 酸盐玻 璃铒 离子上 转
换红光
(
4
犉
9
/
2
→
4
犐
15
/
2
)、绿光(
2
犎
11
/
2
→
4
犐
15
/
2
)的受激发 射 截面。结 果 表明,随 着 掺铒 硼硅 酸 盐玻 璃中 铒 离子 浓度 的
增加,扎得 奥菲而特参量
Ω
2
变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃 的
Ω
2
则随 掺 镱浓 度的 提 高而 增大,且 高 于已 有的 硅 酸
盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加。
关键词
扎得 奥菲而特理论;硼硅酸盐玻璃;镱铒共掺;可见光波段;受激发射截面
中图分类号
TN204
;
O433.4
文献标识码
A
收稿日期:
20070827
;收到修改稿日期:
20071107
基金项目:国家自然科学基金(
60477023
)和辽宁省科技厅基金(
20062137
)资助课题。
作者简介:明成国(
1978-
),男,满族,辽宁 葫芦 岛 人,硕 士 研究 生,主 要 从事 稀土 掺 杂 材料 发 光 机 理与 应 用 等 方面 的 研
究。
Email
:
min
g
chen
gg
uo1978
@
163.com
导师简介:李成仁(
1962-
),男,辽宁沈阳人,教授,主要从事集成光学、稀土掺杂材料发光机理与应用等方面的研究。
Email
:
lshd
g
@
sina.com.cn
犛
狆
犲犮狋狉犪犾犐狀狏犲狊狋犻
犵
犪狋犻狅狀狅犳犢犫
3+
∶犈狉
3+
犆狅犇狅
狆
犲犱犅狅狉狅狊犻犾犻犮犪狋犲
犌犾犪狊狊犲狊犪狋犞犻狊犻犫犾犲犅犪狀犱犅犪狊犲犱狅狀犑狌犱犱犗犳犲犾狋犜犺犲狅狉
狔
犕犻狀
犵
犆犺犲狀
犵犵
狌狅
1
犔犻犆犺犲狀
犵
狉犲狀
1
犣犺犪狀
犵
犔犻
1
犠犪狀
犵
犅犪狅犮犺犲狀
犵
1
犉犲狀
犵
犣犺犪狅犮犺犻
2
犡狌犙犻犪狀
2
1
犆狅犾犾犲
犵
犲狅
犳
犘犺
狔
狊犻犮狊犪狀犱犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犔犻犪狅狀犻狀
犵
犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
,
犇犪犾犻犪狀
,
犔犻犪狅狀犻狀
犵
116029
,
犆犺犻狀犪
2
犇犪犾犻犪狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅
犳
犆犺犲犿犻犮犪犾犘犺
狔
狊犻犮狊
,
犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿
狔
狅
犳
犛犮犻犲狀犮犲狊
,
犇犪犾犻犪狀
,
犔犻犪狅狀犻狀
犵
116023
,
( )
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋
犜犺犲狊犪犿
狆
犾犲狊狅犳犈狉
3+
犱狅
狆
犲犱
,
犢犫
3+
∶犈狉
3+
犮狅犱狅
狆
犲犱犫狅狉狅狊犻犾犻犮犪狋犲
犵
犾犪狊狊犲狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犱狅
狆
犪狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊
狑犲狉犲
狆
狉犲
狆
犪狉犲犱犫
狔
狋犺犲犺犻
犵
犺狋犲犿
狆
犲狉犪狋狌狉犲狊犻狀狋犲狉犻狀
犵
狋犲犮犺狀犻
狇
狌犲.犅犪狊犲犱狅狀犑狌犱犱犗犳犲犾狋
(
犑犗
)
狋犺犲狅狉
狔
,
狋犺犲犑犗犻狀狋犲狀狊犻狋
狔
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊
Ω
犽
(
犽
=2
,
4
,
6
),
狊
狆
狅狀狋犪狀犲狅狌狊狉犪犱犻犪狋犻狏犲犾犻犳犲狋犻犿犲
,
狊
狆
狅狀狋犪狀犲狅狌狊狋狉犪狀狊犻狋犻狅狀
狆
狉狅犫犪犫犻犾犻狋
狔
,
犳犾狌狅狉犲狊犮犲狀犮犲犫狉犪狀犮犺犻狀
犵
狉犪狋犻狅
,
犪狀犱狊
狆
犲犮狋狉犪犾犾犻狀犲狊狋狉犲狀
犵
狋犺狅犳狋犺犲犈狉
3+
犻狅狀狊狑犲狉犲犮犪犾犮狌犾犪狋犲犱.犠犺犻犾犲狋犺犲狊狋犻犿狌犾犪狋犲犱犲犿犻狊狊犻狅狀犮狉狅狊狊狊犲犮狋犻狅狀狊狅犳狋犺犲
狌
狆
犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀狉犲犱
(
4
犉
9
/
2
→
4
犐
15
/
2
)
犪狀犱
犵
狉犲犲狀
(
2
犎
11
/
2
→
4
犐
15
/
2
)
犲犿犻狊狊犻狅狀狅犳犈狉
3+
犻狅狀狊狑犲狉犲犪狀犪犾
狔
狕犲犱狌狊犻狀
犵
犕犮犆狌犿犫犲狉
狋犺犲狅狉
狔
.犜犺犲狉犲狊狌犾狋狊狊犺狅狑狋犺犪狋犑犗犻狀狋犲狀狊犻狋
狔狆
犪狉犪犿犲狋犲狉
Ω
2
犫犲犮狅犿犲狊狊犿犪犾犾犲狉狑犻狋犺狋犺犲犻狀犮狉犲犪狊犲狅犳犲狉犫犻狌犿犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀
犻狀犈狉
3+
犱狅
狆
犲犱犫狅狉狅狊犻犾犻犮犪狋犲
犵
犾犪狊狊犲狊.犅狌狋犳狅狉狋犺犲犢犫
3+
∶犈狉
3+
犮狅犱狅
狆
犲犱犫狅狉狅狊犻犾犻犮犪狋犲
犵
犾犪狊狊犲狊
,
狋犺犲狏犪犾狌犲狅犳
Ω
2
犫犲犮狅犿犲狊
犫犻
犵犵
犲狉狑犻狋犺狋犺犲犻狀犮狉犲犪狊犲狅犳
狔
狋狋犲狉犫犻狌犿 犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀
,
犪狀犱犫犻
犵犵
犲狉狋犺犪狀狋犺犪狋狅犳狊犻犾犻犮犪狋犲
,
犳犾狌狅狉犻犱
,
犪狀犱犫犻狊犿狌狋犺
犵
犾犪狊狊犲狊
狉犲
狆
狅狉狋犲犱.犜犺犲狊狋犻犿狌犾犪狋犲犱犲犿犻狊狊犻狅狀犮狉狅狊狊狊犲犮狋犻狅狀狊狅犳狋犺犲狌
狆
犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀狉犲犱犪狀犱
犵
狉犲犲狀犲犿犻狊狊犻狅狀犻狀犮狉犲犪狊犪犾犻狋狋犾犲.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犑狌犱犱犗犳犲犾狋狋犺犲狅狉
狔
;
犫狉狅狉狊犻犾犻犮犪狋犲
犵
犾犪狊狊犲狊
;
犢犫
3+
∶犈狉
3+
犮狅犱狅
狆
犲犱
;
狏犻狊犻犫犾犲 狑犪狏犲犾犲狀
犵
狋犺犫犪狀犱
;
狊狋犻犿狌犾犪狋犲犱
犲犿犻狊狊犻狅狀犮狉狅狊狊狊犲犮狋犻狅狀
1
引
言
稀土 元素具有丰 富的能级结 构和光谱特 性,在
激光器、光 电 一 体 化 等 领 域 有 重 要 的 应 用
[
1
,
2
]
。 如
铒离子
4
犐
11
/
2
→
4
犐
13
/
2
跃迁辐射 的
2.76
μ
m
激 光 器 对
含水病 变 组 织 的 切 除、祛 斑 等 应 用
[
3
]
,
4
犐
13
/
2
→
4
犐
15
/
2
跃迁辐射的
1.53
μ
m
掺 铒 光 纤 放 大 器 在 全 光 通 信
网络上的应用
[
4
,
5
]
等。文献[
6
~
8
]利用扎得 奥菲而
特(
JuddOfelt
,
JO
)理 论 和 麦 克 库 玻 (
McCumber
)
理论分析了掺铒碲酸盐、掺铒钆硼硅酸盐、掺铒磷酸
盐等玻 璃样品的光 谱性质,研究了铒 离子
1.53
μ
m
近红外发射的相关能级 参 量(如 受激发射 截 面等),
为掺铒光纤/光波导放大器的应用提供了理论依据。