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上海光机所在可见光激光玻璃材料研究中取得进展

稿件来源:上海光学精密机械研究所 责任编辑:ICAC 发布时间:2021-06-18

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室选择ZBLAN基质,通过Dy3+共掺杂,显著提高了Tb3+的发光。同时,结合全面的光学性能测试,研究了Dy3+与Tb3+之间的能量传递机制。相关研究成果发表在Journal of Luminescence上。

  可见光激光尤其是绿光波段,因其具有人眼敏感、水中穿透能力较强等特点,在激光医疗、海底探测、金属加工等方面具有重要应用。其中,Tb3+离子因具有相对简单的能级结构,成为绿光发射潜在的激活离子,但其蓝紫光区域吸收截面较低,这限制了其高功率激光输出。因此,提高Tb3+离子在蓝紫光区域的吸收截面、增强其绿光发射强度,对实现其大功率输出具有关键意义。此外,共掺敏化离子作为一种能够有效增强目标离子发光强度的途径,获得学界青睐。已有研究表明,Dy3+可有效增强Tb3+的发光。但以往的研究都聚焦于氧化物玻璃基质,对于氟化物玻璃基质尚未有相关报道。目前报道的成功实现可见光激光输出都集中于氟化物基质,因此,研究Dy3+离子在氟化物基质中对Tb3+的敏化作用具有重要意义。

  该研究发现,共掺Dy3+离子不仅能够提高氟化物玻璃的抗析晶能力,同时可显著增强Tb3+离子的发光。具体来说,Dy3+到Tb3+的能量传递效率可达27.41%,且Tb3+:Dy3+离子的最佳比为2:0.5,在该浓度比以及最佳激发波长350 nm下,发光比掺杂同等Tb3+离子浓度增强1.5倍。此外,该研究还表明,在氟化物基质中,存在较明显的Tb3+到Dy3+的反向传递过程。详细的能量传递机制如下图所示。

  研究工作获得国家自然科学基金等的支持。

  论文链接 

 

能量传递机制

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