Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制(英文)

作者：陈敢新; 成运; 钱奇

来源：光谱学与光谱分析, 2018, 38(01): 302-307.

• 碲酸盐玻璃
• 上转换发光
• 能量转换
• 红外

采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃,测试了808nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695nm红光、544nm绿光、474nm蓝光和740nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740nm红光可能是由Tm3+:1 D2→3 F2,3能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol%Tm2O3的样品中添加0.3mol%Ho2O3,695nm红光、740nm红光和474nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5mol%Tm2O3样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1 D2能级(发射740nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3 F2,3能级(发射695nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740nm红光的发射和1 G4能级上部分粒子的无辐射跃迁(1 G4→3 F2,3)两条途径,因此样品中695nm红光强度明显要大于740nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1 G4能级(发射474nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1 G4能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm3+的3 F2,3能级上的粒子集居。所以,当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm3+与Ho3+之间的能量转换机制。

• 单位
  华南理工大学; 湖南人文科技学院