PDF《共掺杂 ZBLAN 玻璃的 多光子紫外上转换发光》

6 8] , 对于 Z B L AN 紫外 波段, 尤其是3

4 7n m 波段的研究却未曾报道. 本文研究了 Tm 3+ / Y b 3+ 共掺 Z B L AN 玻璃的 紫外和可见上转换发光, 发现了与可见光可比拟的 强紫外上转换发光, 并在 Z B L AN 玻璃中首次观察 到了3

4 7n m 的紫外光, 这有助于促进上转换研究 推向实际应用.

1 实验 1.

1 样品制备 实验所用 Z r F

4 为进口粉末材料, 稀土材料为光 谱纯试剂(

9 9.

9 9%) , A l F

3 和BaF2等均为分析纯. 玻璃 成分为53ZrF420BaF24LaF33A1F320NaF(数字表 示mol%) . 实验中制作的样品中, Y b 和Tm 的摩尔浓度的浓度分别为2. 5%和0. 5%. 按玻璃成分的比例, 称量总重为1 0g的材料粉 末并放入研钵中充分研磨约2h. 将研磨充分、 混合 均匀的混合物倒入白金坩埚中, 再将白金坩埚放入 电阻 炉中进行烧结. 烧制温度为12

0 0 ℃, 恒温10m i n . 烧结过程结束后, 立即取出样品, 熔融状态 光子学报40卷 下倒入预热过的铝板上进行急速冷却, 得到表面平 整的透明玻璃片. 1.

2 性能测试 测试了掺杂不同稀土离子样品的吸收光谱, 测 试范围 为300~11

0 0n m, 所用仪器为日本岛津UV / V i s / N I R

36 0 0紫外 分光光度计. 用日本日立 F

4 5

0 0测量样品 的 上转 换光谱,

9 8 0n m 激 光二极 管为激发光源, 狭缝为2. 5n m. 所有测试均在室温 下完成.

2 结果与讨论 2.

1 砝胱拥奈展馄 合成 Tm 3+ 和Yb3+ 共掺杂 Z B L AN 后, 用紫外 分光光度计测试样品在3

0 0~11

0 0n m 范围内的吸 收, 如图1. 可以看出, 样品在可见以及近红外光波 段都有很强的吸收, 而且在紫外部分的吸收也很强, 其中9

8 0n m 附近的吸收峰来自 Y b 3+ 离子. 不同掺 杂浓度的样品吸收谱除了强度不同外, 它们的吸收 光谱的吸收峰位和形状基本相间. 根据材料的吸收 特性, 选择9

8 0n m 连续激光器为激发光源. 图1 Tm 3+ / Y b 3+ 共掺 Z B L AN 玻璃的吸收光谱 F i g .

1 A b s o r p t i o ns p e c t r u mo f t h eTm 3+ / Y b 3+ c o d o p e dZ B L AN 2.

2 砝胱拥纳献还馄 在9

8 0n m 激光激发 下, 肉眼 可见 明亮 的蓝紫 色发 光. 本文测量了Tm Y b∶Z B L AN 的200~

10 0 0n m波长范围的上转换发光光谱, 结果列于图 2. 由图2可以看出光谱中存在丰富的上转换发光谱 线, 分别位于

291、

3 4

7、

3 6

3、

4 5

4、

4 7

5、

6 4

3、

6 8

7 和804n m. 通过与吸收光谱和能级结构的比较可以指 认出这些上转换发光为1 I

6 →

3 H

6、

1 I

6 →

3 F

4、

1 D 2→

3 H

6、

1 D

2 →

3 F

4、

1 G

4 →

3 H

6、

1 G

4 →

3 F

4、

3 F 3→

3 H6和3 H4→

3 H6 能级跃迁.

2 0 0~4

0 0n m 紫外 上转换发光结果列于图 3. 由图3发现347n m 和363n m 的发射很强, 这意味着 Tm 3+ / Y b 3+ 共掺杂 Z B L AN 材料可以将近红外的连续激光转换成短波 长的紫外光. 图2

9 8 0n m 激光激发下 Tm, Y b ∶Z B L AN 的上转换发 光光谱 F i g .

2 U p c o n v e r s i o nf l u o r e s c e n c es p e c t r u mu n d e r9

8 0n m e x c i t a t i o n 图3 紫外部分的上转换发光谱 F i g .

3 U p c o n v e r s i o nf l u o r e s c e n c es p e c t r u mi nUVr e g i o n 图4给出了 Tm 3+ 及Yb3+ 能级简图, 并在图中 标出了可能的上转换过程. Y b 3+ 吸收能量后, 持续 不断地把 能量 传递给Tm 3+ , 以布居3 H5,