Al3+/Yb3+/p5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

无机材料学报, 2015, 30(12): 1327-1333. doi: 10.15541/jim20150200

Al3+/Yb3+/p5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

邵冲云 ^1, , 许文彬 ^2, , 刘力挽 ^3, , 杨秋红 ^4, , 胡丽丽 ^5, , 周秦岭 ^6, , 王世凯 ^7,

1.上海大学材料科学与工程学院,上海200436;中国科学院上海光学机械精密研究所,上海201800

2.中国科学院上海光学机械精密研究所,上海201800;中国科学院大学,北京100049

3.上海大学材料科学与工程学院,上海200436;中国科学院上海光学机械精密研究所,上海201800

4.上海大学材料科学与工程学院,上海,200436

5.中国科学院上海光学机械精密研究所,上海,201800

6.中国科学院上海光学机械精密研究所,上海,201800

7.中国科学院上海光学机械精密研究所,上海,201800

基金项目: 国家自然科学基金(60937003) National Natural Science Foundation of China (60937003)

关键词： Yb3+掺杂石英玻璃 , 紫外吸收带 , 电荷迁移 , Yb2+

Influence of Al3+/Yb3+/P5+-doping on UV Transmission and Fluorescence Spectra under the UV Excitation of Silica Glasses

Keywords： Yb3+-doped silica glasses , UV absorption bands , charge-transfer , Yb2+

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al3+/Yb3+/p5+掺杂石英玻璃.研究了p5+和Al3+的引入对Yb3+掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱,以及Yb4d电子结合能的影响,并初步探索了其机理.研究结果表明,Al3+/Yb3+/p5+掺杂石英玻璃在190～300 nm波段的吸收主要来源于O2-→Yb3+的电荷迁移吸收,其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb3+的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动.真空烧结条件下,引入Al3+会引发石英玻璃中Yb3+还原为Yb2+,其典型的吸收峰位于330 nm处;然而,在Al3+/Yb3+共掺的基础上再引入P5+,且P5+/Al3+摩尔比大于1时,可以有效抑制Yb2+的形成.紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb3+激发态向基态跃迁的结果,可见发光(525 nm)归因于Yb2+的5d→4f跃迁.本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb3+掺杂光纤具有一定的指导意义.

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