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2~3μm波段的中红外激光对国防和社会经济建设有十分重要的作用。激光材料的研究在激光技术的发展过程中具有十分重要的地位。透明的玻璃陶瓷兼备了玻璃和晶体的优点,是一种新型光学材料。本文主要研究了Ho3+离子掺杂透明碲酸盐玻璃陶瓷2~3μm波段的发光性能。 第一章叙述了玻璃陶瓷的研究进展,介绍了Ho3+离子2~3μm发光的原理,并提出了论文的研究思路。 第二章介绍了碲酸盐玻璃陶瓷的制备方法、分析方法、光谱理论计算等。 第三章研究了透明碲酸盐玻璃陶瓷的结构、机械性质、及2和3μm发光性质。用XRD和TEM分析样品中晶体的尺寸、晶格常数。由Raman光谱可知,热处理后样品的结构发生明显变化。J-O理论计算显示晶化后Ho3+离子Ω2减小,表明部分Ho3+离子进入了晶体。在640 nm LD泵浦下,玻璃陶瓷的2μm荧光强度明显增加,荧光峰劈裂更加明显,同时实现了有效的3μm荧光输出,且玻璃陶瓷样品的荧光强度明显增加。这可能是Ho3+离子进入晶相、高的荧光分支比(20.5%)和低的氢氧根基团含量。在1950 nm掺铥激光器泵浦下,在3μm区域内检测到宽带荧光光谱,并且玻璃陶瓷荧光强度增加、荧光峰变窄、荧光峰的stark劈裂明显。这些变化归因于部分Ho3+离子进入了晶体。 第四章研究了Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质及能量传递机理。在980 nm LD泵浦下,探测到Ho3+离子的上转换发光、1.2μm发光、2μm发光和2.9μm发光,证实了Yb3+离子能有效的敏化Ho3+离子。与玻璃相比,玻璃陶瓷的发光强度都略有增加,并且1.2μm、2μm和2.9μm发光的峰值发生了明显移动,这可能是Ho3+离子进入纳米晶引起的。利用声子边带理论估算了Yb3+—Yb3+和Yb3+—Ho3+之间能量传递参数。Yb3+→Ho3+的能量传递是由单声子和双声子共同协助完成。其中,双声子发射辅助占主要地位,贡献率约占99.48%。