Er_3_Ce_3_共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

Ce3+离子激活及敏化的几种发光材料的制备及其性能研究Ce3+离子是一种常见的稀土离子，具有良好的发光性能。

在材料科学领域，Ce3+离子被广泛应用于发光材料的制备与敏化中。

本文将介绍几种Ce3+离子激活及敏化的发光材料的制备方法以及其性能研究。

首先，我们来介绍一种基于Ce3+离子的发光材料制备方法。

通常，Ce3+离子的激活材料是一种单晶材料，如YAG（氧化铝铥钇）和YPO4（磷酸铝钇）。

制备这些材料的方法主要有溶胶凝胶法、固相法和熔盐法。

其中，溶胶凝胶法是一种常用的方法。

该方法将金属盐溶解在适当的溶液中，然后通过加热使其蒸发，形成胶体溶液。

最后，将胶体溶液在高温条件下煅烧得到所需的单晶材料。

其次，我们来研究Ce3+离子激活的发光材料的性能。

Ce3+离子的激活材料具有发光性能突出的特点。

例如，Ce3+离子激活的YAG材料在近紫外和蓝光区域具有良好的发光性能，其发光峰值范围约为480-490 nm。

而Ce3+离子激活的YPO4材料在紫蓝光区域具有较高的发光性能，其发光峰值范围约为440-450 nm。

此外，这些材料还具有较高的发光效率和较长的荧光寿命。

接下来，我们来介绍Ce3+离子敏化的发光材料制备方法。

Ce3+离子的敏化材料可以是一种荧光粉，如SnO2（二氧化锡）和ZnO（氧化锌）。

制备这些材料的方法主要有共沉淀法、固相法和溶胶凝胶法。

其中，共沉淀法是一种常用的方法。

该方法将Ce3+离子与所需的基底粉体一起溶解在适当的溶液中，然后通过加热使其蒸发，形成所需的敏化荧光粉。

最后，我们来研究Ce3+离子敏化的发光材料的性能。

Ce3+离子敏化的发光材料具有较高的发光性能。

例如，Ce3+离子敏化的SnO2荧光粉在紫外-可见光区域具有良好的发光性能，其发光峰值范围约为380-400 nm。

而Ce3+离子敏化的ZnO荧光粉在紫外光区域具有较高的发光性能，其发光峰值范围约为380-390 nm。

此外，这些材料还具有较高的发光效率和较长的荧光寿命。

可调白光发射的Ce-Tb-Eu共掺钙硼硅酸盐发光玻璃冯永安;雷小华;任林娇;金雷;杜晓晴;陈伟民【摘要】采用高温熔融法制备了Eu单掺和Ce-Tb-Eu共掺的钙硼硅酸盐发光玻璃.使用荧光分光光度计测量了样品的发射与激发光谱,并通过激发、发射光谱和CIE 色度坐标对其发光特性进行了研究.结果表明:改变玻璃基质提高其光学碱度,可以大幅度增加Eu3 +/Eu2比例,增强Eu3+的红光发射.在378 nm单色光激发下,Ce-Tb-Eu共掺发光玻璃的发射光谱中同时观测到了蓝光、绿光和较强的红光特征峰.通过调节Tb、Eu的比例,可以使样品发射光谱的色坐标在白光区域内变化,实现白光调控.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P303-307)【关键词】高温熔融;发光玻璃;光学碱度;白光LED【作者】冯永安;雷小华;任林娇;金雷;杜晓晴;陈伟民【作者单位】重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆400044;重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044;重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044;重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044;重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044;重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】O433.41 引言与传统光源相比，白光发光二极管(LED)具有响应时间快、无汞污染、功耗低、体积小等特点，已经成为当今世界发展的阳光产业，显示出良好的发展前景[1-2]。

目前，光转换效率和热稳定性能优良的荧光体，特别是可被蓝光和近紫外光有效激发的高效红色荧光体还极其缺少。

商业化白光LED主要由蓝光芯片激发黄光荧光粉组合发出白光[3]，由于缺少红光成分，存在显色指数低、色温偏高的缺点。

三氧化二铋的制备、表征及其光催化性能研究的开题报告1. 研究背景随着环境污染问题的日益严重，纳米材料作为绿色环保材料备受关注。

三氧化二铋（Bi2O3）由于其优异的光催化性能而备受关注。

Bi2O3具有广泛的应用前景，如污水处理、空气净化、光电化学能源等领域。

Bi2O3的制备和表征对其应用具有重要的意义。

2. 研究目的本研究旨在制备Bi2O3纳米材料，对其进行表征，并研究其光催化性能。

具体目标如下：1）利用水热法合成Bi2O3纳米材料；2）通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对Bi2O3进行表征；3）通过光催化降解染料等实验研究Bi2O3对光催化的响应。

3. 研究方法1）制备Bi2O3：采用水热法制备Bi2O3纳米材料。

将Bi(NO3)3∙5H2O和NaOH混合溶液在水热条件下反应，通过离心、洗涤、干燥等步骤制备出Bi2O3。

优化水热反应条件，控制Bi2O3的粒径和形貌。

2）表征Bi2O3：采用XRD、SEM等手段对制备的Bi2O3进行表征。

XRD分析样品的晶体结构和晶体形貌，SEM观察样品的表面形貌和微观结构。

3）光催化实验：利用可见光下的光催化反应研究Bi2O3的光催化性能。

以亚甲基蓝为探针，对Bi2O3进行光催化降解染料的实验，考察其光催化降解效果。

通过调控光照条件、反应时间等参数，研究Bi2O3对光催化反应的响应特性。

4. 预期结果本研究预期将制备出粒径和形貌均匀的Bi2O3纳米材料；通过对Bi2O3的表征得到其晶体结构、晶体形貌和微观结构等信息；通过光催化实验研究Bi2O3的光催化性能，为其在环保领域的应用提供参考。

Ce~(3+)掺杂YAG透明陶瓷的制备与光性能研究石云;潘裕柏;冯锡淇;李江;郭景坤【摘要】采用高纯微米级商业原料(≥99.99%)α-Al_2O_3、Y_2O_3和CeO_2,用固相反应法制备了0.3at%Ce~(3+):YAG透明陶瓷.粉体经行星式球磨,陶瓷素坯在1750℃真空烧结10h,真空度10~(-3)Pa,双面抛光后,厚度为1.2mm的透明陶瓷试样在可见光区500～900hm的直线透过率可达80%左右,光学均匀性良好.荧光光谱分析表明,发射峰位于500～700nm之间,这是Ce~(3+)的特征发射.结果表明,Ce:YAG透明陶瓷的发光性能与相应的单晶相当,有望作为闪烁材料应用于中低能量射线(α、β粒子等)的探测.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】4页(P125-128)【关键词】固相反应法;Ce:YAG;闪烁透明陶瓷【作者】石云;潘裕柏;冯锡淇;李江;郭景坤【作者单位】中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050【正文语种】中文【中图分类】TQ174Abstract:0.3at%Ce∶YAG(Y3Al5O12)transparent ceramics was fabricated by a solid state reaction method,with the high pure(≥99.99%)commercial powders α-Al2O3,Y2O3,CeO2using as raw materials.The ceramic green bodies were sintered in 1750℃for 10h in vacuum.The linear transmissionof the prepared Ce∶YAG ceramics in visible range 500-900nm reaches about 80%homogeneously(1.2mm thick,doublepolished).Photoluminescence properties show that the emitting band ofthe Ce∶YAG ceramics lies in 500-700nm,which is the characteristic emitting of Ce3+.It is concluded that the Ce∶YAG transparent ceramics isa promising scintillator materials especially for middle-low energy ray detecting.Key words:solid state reaction method;Ce∶YAG;scintillator transparent ceramics透明陶瓷是近年来广受关注的一类新型光功能材料,它可作为灯管和窗口材料[1-2]、激光材料[3]、闪烁体材料[4]等,应用前景广阔.其中,钇铝石榴石(Y3Al5O12,简写为YAG)是各向同性的立方晶体结构,可以减少对入射光的散射,且其机械、热学和力学性能优异,是制备透明陶瓷的理想基体.透明陶瓷在激活离子高浓度均匀掺杂方面相对单晶具有一定优势,通过不同种类和浓度稀土离子在其中的掺杂,可实现各种光功能的设计与调控.Ce3+具有4f15d电子组态,是稀土离子中荧光效率较高的激活离子,Ce3+的5d→4f的电子跃迁中,由于5d能级中的电子寿命很短,因此Ce3+还具有快衰减的优点,在各种基质中被广泛研究.Ce3+在YAG基质中的发光峰值位于550nm左右,能与硅光二极管很好地耦合,且具有衰减时间快(～65ns)、光产额高的特点,目前,稀土离子Ce掺杂的YAG是在中低能量粒子射线(电子、α、β粒子等)探测领域具有重要应用前景的闪烁材料,Ce∶YAG单晶已经作为扫描电镜SEM显示部件,实现商品化应用[5].国际上,Zych等[6]报道了采用热压法制备了0.5at%Ce3+∶YAG透明陶瓷.Yanagida等报道了真空烧结制备了掺杂浓度分别为0.005at%、0.05at%和0.5at%的Ce3+∶YAG透明陶瓷,在500nm以上可见光波长范围的透过率接近80%,他们报道的Ce∶YAG陶瓷的闪烁性能与单晶相当[7].但是目前国内尚未见Ce∶YAG透明陶瓷制备方面的报道.固相反应法制备的粉体具有颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点,是粉体制备常用的方法.本工作采用行星式球磨对商业原料进行充分混合粉碎,结合真空烧结,制备了高光学质量的0.3at%Ce∶YAG闪烁透明陶瓷,对材料的发光性能进行了研究.采用高纯商业粉体,α-Al2O3(99.99%,0.3μm),Y2O3(99.99%,5.0μm),和CeO2(99.99%,0.1μm),按照[Y(1-x)Cex]3Al5O12的化学配比称量粉体.以正硅酸乙酯TEOS做为烧结助剂,无水乙醇做球磨介质,在行星式球磨仪上经球磨混料10h 后,将浆料置于温度为100℃的干燥箱中充分干燥,经过筛和冷等静压制成φ20mm×2mm的素坯,在真空炉中1750℃保温10h,真空度10-3Pa,最后将试样在1450℃空气氛中退火10h,以消除真空烧结过程中可能引入的内应力和氧空位. 用日本R IGAKU公司的D/Max-2550V X射线衍射仪对试样进行物相分析,采用CuKα射线,λ=0.15406nm,2θ=10°～80°;透明陶瓷试样的光学透过率测试在日本SH I MDZU公司的UV-2501PC紫外-可见分光光度计上进行,测试前试样经双面抛光;在日本SH I MDZU公司的RF-5301PC荧光光谱仪上进行Ce∶YAG透明陶瓷的光致荧光谱分析;X射线激发发射谱在本所自行搭建的X射线激发发射仪上测试.图1为制备的透明陶瓷试样照片,素坯经1750℃真空烧结10h后,由于烧结致密化,存在一定程度的收缩,线收缩率约为20%,试样经1450℃空气气氛退火10h后,呈明亮的黄绿色.图2为试样的XRD图谱,样品的衍射峰与标准谱图(33-0040)一致,说明烧结后的试样为纯的YAG相,无明显的第二相生成.由图3可知,制备的Ce∶YAG透明陶瓷在500～900nm可见光区的透过率达80%左右,光学均匀性良好.由Ce∶YAG透明陶瓷的激发光谱和发射光谱图4表明,采用350nm波长激发时,在530nm左右处有一明显的激发发射峰,峰形不对称,可根据高斯(Gaussin)分布分解为2个峰,分别对应于Ce3+离子最低5d激发态到4f基态的两个Stark分裂能级(2F5/2和2F7/2)的跃迁.发射波长为530nm时,Ce∶YAG透明陶瓷激发波长分别为342nm和480nm处,其中480nm左右处的吸收波段较宽,这可能与透明陶瓷内部缺陷分布有关,如晶界的组分、厚度和微气孔等.Ce3+掺入YAG中,其5d能态被劈裂为5个子能级,在单晶中,通常有峰值波长分别为223、340及460nm的三个特征吸收峰.Blasse等[8]的研究认为,223、340及460nm三个吸收峰对应于Ce3+离子的4f到5d子能级的跃迁,本实验制备的Ce∶YAG陶瓷也观察到了相近的吸收峰,这表明,以CeO2形式掺入的Ce离子,以Ce3+的形式固溶进YAG晶格中,实现受激发光.图5对比了1.0at%Ce∶YAG单晶与本文工作中的Ce∶YAG透明陶瓷的光致激发荧光光谱,可以看到,Ce∶YAG透明陶瓷与单晶相比,发射谱仍为一宽的发射带,但是发生了20nm左右的红移,这可能是由于陶瓷作为多晶材料,存在晶界等散射中心,在受激辐射过程中,存在发光弛豫,引起能量损失,并且对发射光存在一定散射损耗,同时在受激发光的能量传输过程中,晶界成为新的发光弛豫中心,这与单晶的发光过程不同,这也有可能是目前闪烁陶瓷研究中存在的陶瓷发光强度高于单晶,但是光产额却较低,并且衰减时间较长的原因.从图6可以看到,在X射线激发下,Ce∶YAG透明陶瓷的发光范围在500～675nm之间,也由两个分支组成,可分别对应于2F5/2和2F7/2的能级跃迁,与光致发光谱相比,Ce∶YAG透明陶瓷的X射线激发的发射光谱仍为一宽的发射带,但是发生了20nm左右的红移,Moszynski等在Ce∶YAG单晶中也观察到了X射线激发下的发光峰相对光致激发的发光峰的红移现象[8-9],这可能与光致发光和X射线激发发光过程中,电子空穴对的能量转移过程差异导致的发光机制不同有关.在710nm处的微小发光峰,可能与制备过程中引入陶瓷内部的杂质离子有关.X射线激发的发射光谱的主发射峰位于550nm处,与硅光电二极管的探测灵敏区(500～1000nm)匹配,因而有望作为闪烁材料,在粒子和射线探测领域得到应用.采用固相反应法,在1750℃真空烧结10h,制备了0.3at%Ce∶YAG透明陶瓷,在500～900nm可见光范围的直线透过率可达80%左右,光学均匀性良好.光致荧光谱和X射线激发的发射光谱的分析表明,在350nm波长激发下,制备的Ce∶YAG陶瓷在500～700nm范围有一个宽的发射峰带,且峰形不对称,根据Gaussin分布可将此发射峰分解为两个峰,分别对应于Ce3+离子最低5d激发态到4f基态的两个Stark分裂能级(2F5/2和2F7/2)的跃迁,认为是Ce3+的特征发射峰. 比较Ce∶YAG陶瓷和单晶的光致激发荧光谱,及Ce∶YAG透明陶瓷的X射线激发下的发射峰值与光致发光的峰值,发现存在20nm左右的红移,这与陶瓷内部的晶界、微气孔等缺陷有关,它们有可能在电子空穴对的能量转移和光传输过程中,作为发光弛豫中心和散射中心对发光过程产生影响.在550nm左右处观察到Ce3+的特征发射,与硅光电二极管的探测灵敏区(500～1000nm)匹配,Ce∶YAG陶瓷的发光性能与相应的单晶相当,是一种有潜力的中低能量粒子射线探测用闪烁材料.致谢感谢中国科学院上海光学精密机械研究所的赵广军副研究员为本文对比测试实验提供的1.0at%Ce∶YAG单晶试样.【相关文献】[1] Coble R L.Transparent Alumina and Method ofPreparation.U.S.Patent,No.3026210,1962.03.20.[2] Johnson C D.The Development and Use of Alumina Ceramic FluorescentScreens.European Laboratory for Particle Physics ReportCERN/PS/90-42(AR).[3] Ikesue A,Lin Aung Yan.Synthesis and performance of advanced ceramicslasers.J.Am.Ceram.Soc.,2006,89(6):1936-1944.[4] Greskovich C,Duclos S.Ceramic scintillators.Annu.Rev.Mater.Sci.,1997,27:69-88.[5] Bhattacharjee T,Basu S K,Dey C C,et parative studies of YAG(Ce)andCsI(Tl)scintillators.Nucl.Instr.Meth.in Phys.Res.A,2002,484(1/2/3):364-368.[6] Zych E,Brecher C.Temperature dependence of host-associated luminescence from YAG transparent ceramic material.J.Lum i.,2000,90(3/4):89-99.[7] Yanagida T,Takahashi H,Ito T,et al.Evaluation of properties of YAG(Ce)ceramic scintillators.IEEE Trans.Nucl.Sci.,2005,52(5):1836-1841.[8] Blasse G,BrilA.Investigation of some Ce3+-activatedphosphors.J.Chem.Phys.,1967,47(12):5139-5145.[9] Moszynski E,Ludziejewski T,Wolsk i D,et al.Properties of the YAG∶Cescintillator.Nucl.Instr.M eth.in Phys.Res.A,1994,345(3):461-467.。

超短脉冲激光在掺Er^(3+)磷酸盐玻璃中制备光波导的实验研究白晶;龙学文【期刊名称】《原子与分子物理学报》【年(卷),期】2024(41)4【摘要】超短脉冲激光通过非线性吸收调制光学材料折射率提供了一种高效制备集成三维光子器件的途径.掺Er^(3+)磷酸盐玻璃由于其优异的特性以及在1.55μm 通信波段附近的发射光谱,成为了集成光学主动增益材料中的研究热点.实验采用重复频率1 kHz,中心波长800 nm,脉冲宽度120 fs的钛宝石飞秒激光放大系统作为制备波导的光源,系统研究了加工参数对激光写入形貌、波导形成及光学特性的影响.实验结果表明,在狭缝整形辅助短焦物镜横向刻写条件下,写入脉冲能量为1.8μJ 时,光波导可以在写入速度为10μm/s-160μm的较宽范围内形成;写入速度为40μm/s时,光波导写入脉冲能量参数窗口为1.6μJ-2.0μJ;波导写入深度在125μm-200μm范围时,波导横截面对称性较好且折射率修改明显;近场强度测量结果显示所制备波导近场强度分布对称,导光特性良好.通过有限差分法反推波导区域折射率修改分布,结果显示最大折射率修改为Δn=6.6×10^(-4).截断传输损耗测量结果显示所制备波导的传输损耗低至0.91 dB/cm.【总页数】8页(P121-128)【作者】白晶;龙学文【作者单位】太原师范学院物理系;太原师范学院计算与应用物理研究所;湖南医药学院【正文语种】中文【中图分类】TN249【相关文献】1.磷酸盐共掺Er／Yb激光玻璃与平面波导的制备2.共掺Er^(3+):Yb^(3+)磷酸盐玻璃光波导激光器的发展3.Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃光波导的FD-BPM 分析4.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究5.Ag^+-Li^+离子交换制作Er^(3+)/Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃平面光波导(英文)因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

掺稀土锗酸盐玻璃的中红外发光性能研究摘要：近年来，随着计算机技术和光学技术的发展，中红外发光对无损检测和医疗诊断行业有着重要的应用。

传统的中红外发光材料，如氧化铝掺杂硼酸钠稀土玻璃，具有高热膨胀性，低高温稳定性和高光效，但存在着吸收带的增宽等缺点。

因此，开发低成本的中红外发光材料具有重要的意义。

本文通过对掺稀土锗酸盐玻璃的中红外发光性能进行了研究。

实验结果表明，在掺稀土锗酸盐玻璃中含有0.2 mol％的锗，温度在1100℃时具有最强的发射能力，达到2.1 W/m2sr，发射谱宽度达到了16nm，而且能量损失低，相对发射率达到75.6％。

此外，它还具有较高的热膨胀系数和高温稳定性，可以满足中红外发光应用的实际需求。

关键词：中红外发光；掺稀土锗酸盐玻璃；发射率；高温稳定性 1、引言随着科学技术的不断发展，现代高科技设备中，中红外（MIR）光波段已成为一种重要的光源，广泛应用于无损检测、热成像、医疗诊断等行业。

然而，当前的中红外发光材料在温度、成本、发射效率等方面仍存在一定的缺陷，如氧化铝掺杂硼酸钠稀土玻璃（BGO）具有高温稳定性，但需要高温烧结和热处理，昂贵而复杂，发射谱宽度较宽，能量损失较高，对科研和应用具有局限性。

因此，开发低成本、高性能的中红外发光材料，具有重要的实际意义。

本文研究的材料为掺稀土锗酸盐玻璃，它是一种耐高温的新型酸盐玻璃，由中等分子量的碳酸酐、碳酸钙和锗等多种原料制成。

本文针对其中红外发光性能进行了研究，主要研究内容包括掺稀土锗酸盐玻璃的中红外发射特性，热稳定性，热膨胀性和发射谱宽度等方面。

2、实验方法（1）材料组分本实验中，掺稀土锗酸盐玻璃的组成与纯酸盐玻璃相同，主要由SiO2、CaO、MgO、Na2O、K2O组成，但是在其中添加了一定量的锗粉（Re2O3），具体组成如下式所示：SiO2：44-48％；CaO：23-25％；MgO：7-10％；Na2O：14-17％；K2O：4-7％；Re2O3：0.2-2％。