上海光機(jī)所在可見(jiàn)光激光玻璃材料方面取得進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室選擇ZBLAN基質(zhì),通過(guò)Dy3+共摻雜,顯著提高了Tb3+的發(fā)光。同時(shí),結(jié)合全面的光學(xué)性能測(cè)試,研究了Dy3+與Tb3+之間的能量傳遞機(jī)制,相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Luminescence。 可見(jiàn)光激光尤其是綠光波段,因其人眼敏感、水中穿透能力較強(qiáng)等特點(diǎn),在激光醫(yī)療、海底探測(cè)、金屬加工等方面有著重要的應(yīng)用。其中,Tb3+離子因具有相對(duì)簡(jiǎn)單的能級(jí)結(jié)構(gòu),成為了綠光發(fā)射的潛在的激活離子。然而,其藍(lán)紫光區(qū)域吸收截面較低,限制了其高功率激光輸出。因此,提高Tb3+離子在藍(lán)紫光區(qū)域的吸收截面,增強(qiáng)其綠光發(fā)射強(qiáng)度,對(duì)實(shí)現(xiàn)其大功率輸出顯得尤為關(guān)鍵。此外,共摻敏化離子作為一種可以有效增強(qiáng)目標(biāo)離子發(fā)光強(qiáng)度的途徑,得到了眾多研究者的青睞。以往研究表明,Dy3+可以有效增強(qiáng)Tb3+的發(fā)光。但是,以往的研究都聚焦在氧化物玻璃基質(zhì),對(duì)于氟化物玻璃基質(zhì)尚未有相關(guān)報(bào)道。而目前報(bào)道的成功實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光激光輸出都集中于氟化物基質(zhì),因此,研究Dy3+離子在氟化物基質(zhì)中對(duì)Tb3+的敏化作用具有重要意義。 研究發(fā)現(xiàn),共摻Dy3+離子不僅可以提高氟化物玻璃的抗析晶能力,同時(shí)可以顯著增強(qiáng)Tb3+離子的發(fā)光。具體地,Dy3+到Tb3+的能量傳遞效率可達(dá)27.41%,且Tb3+:Dy3+離子的最佳比為2:0.5,在該濃度比以及最佳激發(fā)波長(zhǎng)350nm下,發(fā)光比摻雜同等Tb3+離子濃度增強(qiáng)1.5倍。此外,研究還表明,在氟化物基質(zhì)中,存在較明顯的Tb3+到Dy3+的反向傳遞過(guò)程。詳細(xì)的能量傳遞機(jī)制如圖1所示。 ![]() 圖1.能量傳遞機(jī)制 |