Er3+Yb3+共掺的氧化镧钇透明陶瓷的光谱性能研究.pdfVIP

第56卷第4期2007年4月 物理学报 1000-3290／2007／56(04)12207-05ACTAPHYSICASINICA @2007 Chin．ehys．Soc． 丁 君1’ 杨秋红1’’ 唐在峰1’ 徐 军2’ 苏良碧2’ I)(上海大学电子信息材料系，上海200072) 2)(中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800) (2006年7月11日收到；2如06年12月1日收到修改稿) 采用传统无压烧结工艺制备了坩+IEr3+共掺的氧化镧钇透明陶瓷并对其光谱性能进行了研究．样品具有较 大的吸收和发射截面．k03的添加使样品的荧光寿命(r．)与玻璃接近，当坩+和E，+的掺杂量分别为5at％和 O．5at％时，测得f．=9．65ms．这种荧光寿命长、发射截面大和线宽窄的特性有利于微型、可集成化和大功率激光输 出的实现． 关键词：透明陶瓷，吸收光谱，发射光谱，荧光寿命 PACC：4262A，0765，7820，8120E 身不具有双折射现象和光学均匀性好等优点而成为 1．引 言 理想的激光增益介质HJ．随着陶瓷制备技术和纳米 技术的发展，已经可以制备出高透明度、高光学均匀 E，+有着丰富的能级，其■抛能级到基态能级 性的Y203透明陶瓷，其烧结温度在1700℃左右．在 Y20，中添入一定量的k0。可以和Y：03形成固溶 4，1，彪的辐射跃迁可以发出1．54肛m左右的激光，这个 波长正好对应光纤和大气通信的低衰减、低色散窗 体从而大大降低烧结温度，并具有良好的透光性懵o． 口，与当前通信网系统的第三通信窗口匹配兼容．此 目前对玻璃和单晶中Ⅳ+，Yb3+共掺发光的研 外，这个范围的波长可以被人眼组织强烈吸收，而不 究较多．而本文将主要研究Yb3+／EP+共掺的氧化镧 会损害视网膜．因此，E，+掺杂的激光器在高速宽带 钇多晶陶瓷的光谱性能． 通信、高精度测量以及医学领域都有广泛的应用．但 是由于E，+的吸收截面较低，因此一般在掺杂E，+ 2．实 验 的同时加入比它浓度高1—2个数量级的Yb3+作为 敏化剂．这样不但可以有效地消除Er3+的浓度猝灭 现象，而且由于Y分+和E，+的吸收带重叠较大，因 此还可以大大提高E，+的抽运效率．近十几年来， 瓷烧结工艺，在无压还原气氛下制备Er3+／Yb3+共掺 随着InGaAs激光二极管(LD)的出现，使Yb3+的抽的氧化镧钇(Y1．M‰．埔O，)透明陶瓷，烧结温度为 运效率得到了很大的提高和改善．由于LD的体积 1500℃，保温时间为3h．样品的组成如表1所列，其 小、成本低，因此也更有利于高集成度、小型化器件 中E4为单掺Er3+的样品． 的设计‘H3． 表I样品的化学组成 以透明陶瓷作为激光介质是20世纪60年代开 始出现，90年代开始兴起的．与单晶相比，透明陶瓷 具有掺杂浓度高、制备周期短、成本低、制备尺寸大 以及形状可控性好等特点．其中，Y20，因为具有高 热导率、热稳定性好、化学稳定性好、机械强度高、本 *国家自然科学基金(批准号资助的课题． t E—maiLyangqiuhongcn@yahoo．∞m．en 万方数据 2208 物 理 学 报 56卷 烧结好的样品经切片、双面抛光后，制成厚度为 nm 存在吸