1、摻Er玻璃是目前激光材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一，其在1.53μm處的發(fā)光對(duì)光纖通信領(lǐng)域內(nèi)的光放大應(yīng)用具有重要意義。目前，隨著器件小型化的發(fā)展趨勢(shì)，一方面，對(duì)玻璃中的摻Er濃度提出了更高的要求；另一方面，由于Yb3+離子卓越的敏化性能，對(duì)Er/Yb共摻玻璃的研究也越來(lái)越深入。因此，研究不同體系玻璃中Er單摻、Er/Yb共摻系統(tǒng)的光學(xué)特性對(duì)推動(dòng)Er摻雜激光器、放大器材料的發(fā)展具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。 本文采用固相反應(yīng)方法，制備了不同摻

2、雜濃度的摻Er、摻Y(jié)b和Er/Yb共摻硼硅酸鹽激光玻璃及氟化物玻璃陶瓷。通過(guò)對(duì)吸收光譜、光致熒光光譜以及熒光壽命的測(cè)量，計(jì)算了摻雜離子在硼硅酸鹽中的吸收截面和發(fā)射截面，分析了濃度淬滅、能量合作上轉(zhuǎn)換等因素對(duì)光致熒光特性的影響。并利用Judd-Ofelt理論對(duì)Er離子在硼硅酸鹽中的Judd-Ofelt系數(shù)、自發(fā)輻射壽命等參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并與實(shí)測(cè)得到的熒光壽命進(jìn)行了對(duì)比。 對(duì)于Er單摻硼硅酸鹽玻璃，本文系統(tǒng)的比較了摻Er濃度對(duì)Er離

3、子熒光壽命的影響，給出了摻Er濃度和Er3+離子能級(jí)壽命對(duì)熒光強(qiáng)度的影響，觀察到了摻Er濃度的提高對(duì)熒光光譜的展寬作用，并對(duì)Er3+離子自吸收對(duì)光致熒光峰形和強(qiáng)度的影響進(jìn)行了測(cè)量和估算。本文還在吸收光譜的基礎(chǔ)上，計(jì)算了Er3+的吸收截面和發(fā)射截面，能級(jí)的自發(fā)輻射壽命等參數(shù)，并給出了不同摻雜濃度下Er3+的光致熒光效率。為了探討摻Y(jié)對(duì)高濃度Er3+離子在硼硅酸鹽玻璃中分布的彌散作用，本文還研究了摻Y(jié)對(duì)Er3+熒光壽命的影響。此外，為了討論

4、基質(zhì)的聲子能量對(duì)Er3+離子熒光特性的影響，本文還對(duì)摻Er氟化物玻璃陶瓷的上轉(zhuǎn)換熒光進(jìn)行了分析，并給出了各波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換熒光的能級(jí)躍遷過(guò)程。 為了研究Yb3+離子在硼硅酸鹽中的熒光特性，向Er/Yb共摻激光玻璃的研制提供Yb3+的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文制備了不同摻雜濃度的摻Y(jié)b硼硅酸鹽，給出了硼硅酸鹽玻璃中的Yb3+離子的吸收截面和受激發(fā)射截面以及能級(jí)壽命等基本參數(shù)，并研究了Yb3+離子團(tuán)簇的上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射。 對(duì)于Er/Yb共摻硼硅

5、酸鹽玻璃光學(xué)特性的研究，在吸收光譜的基礎(chǔ)上，利用Judd-Ofelt理論對(duì)Er3+的光譜參數(shù)的進(jìn)行了計(jì)算，將Er3+離子4I13/2能級(jí)的熒光壽命與自發(fā)輻射壽命受摻Y(jié)b濃度的影響進(jìn)行了比較。并在對(duì)Er3+離子上轉(zhuǎn)換熒光研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了Yb摻雜濃度對(duì)Er3+離子光致熒光的影響。同時(shí)，本文還對(duì)摻入Yb對(duì)Er3+的光譜展寬作用進(jìn)行了討論。 通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量，獲得了包括Er3+、Yb3+離子數(shù)密度、吸收截面、發(fā)射截面、以及

6、能級(jí)壽命等在內(nèi)的第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在這些基本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了摻Er和Er/Yb共摻系統(tǒng)的粒子速率模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行能量傳遞過(guò)程的模擬。模型考慮了Er3+的基態(tài)吸收、激發(fā)態(tài)吸收，以及Er3+離子之間和Er3+、Yb3+離子之間的合作上轉(zhuǎn)換等能量傳遞方式。通過(guò)模型的建立，深入討論了Er的光致熒光強(qiáng)度受摻雜濃度以及泵浦功率等因素的影響。這使筆者對(duì)摻Er、Er/Yb共摻激光玻璃的光致熒光以及上轉(zhuǎn)換熒光過(guò)程有了更深一步、更本質(zhì)的理解。