Dy掺杂铋锗酸盐玻璃的光谱性质研究(2)

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3.3 荧光光谱 20

3.3.1中红外荧光光谱 20

3.3.2 紫外可见波段的激发光谱 21

3.3.3 荧光发射光谱 22

3.4 CCT光谱图 24

3.5 Dy3+掺杂铋锗酸盐玻璃的能量传递 25

3.6 本章小结 26

4 总结 28

4.1 总结 28

致谢 29

参考文献 30

1. 引言

1.1 稀土玻璃的光谱能级

物质的内部存在能量的转换是造成物质产生发光特性的主要原因，当原子从较高的能级跃迁到低能级时将会释放能量，而其释放能量的方式是光辐射这样就会致使物质发光。发光材料主要由发光基质（材料主体）和发光激活离子（少量作为发光中心的掺杂离子）组成，当然还可以掺杂另外一种离子去改变发光性能。发光的基质可以是多样的但日常我们运用的最多的便是玻璃，而且新型光玻璃被用于各个领域。同时稀土离子具有较为特别的4f电子结构它受配位场的影响小，正因为如此稀土离子的光学特性就和其他的激活离子不一样即在玻璃中依旧保持与原子相同的类线性光谱。所以研究稀土在玻璃中的发光特性主要是研究稀土离子4f的能级特征和电子的运动状态[1]。

1.1.1 稀土离子的光谱能级跃迁理论

B.R.Judd[2]和G.S.Ofelt[3]在1962年依据镧系离子（即稀土离子）在它们所处的环境电场的作用下，4fN组态与相反宇称的组态混合，这样就会产生强制性的电耦合跃迁，根据这样的现象提出了研究稀土离子f-f能级跃迁吸收及发射光谱性能的Judd-Ofelt理论[1]。这个理论是从组态中掺入杂质进行研究，从而推导出跃迁强度与晶体场的关系，同时也可以找出采用拟合吸收光谱获得光学跃迁强度参数的方法。掺杂稀土离子的硅酸盐、磷酸盐、碲酸盐、锗酸盐、氟化物等玻璃广泛用于激光、光波导、光通信等各个方面，理解了这样的理论对于我们理解各种新型光功能玻璃的光谱特性和应用方面的一系列内容。当然不同的稀土离子对于不同的玻璃基质都会产生不一样的光学性质[4-17]。这样对于研究Dy3+掺杂铋锗酸盐玻璃中时产生的不一样的光学性质我们就可以进行较为实际的分析和讨论研究。源1自37518.论~文'网·www.751com.cn

1.2 Dy3+掺杂玻璃用于白光LED的研究

现如今白光LED已经成为一种重要的照明装置，在替代传统的照明装置方面有着它独特的优势，比如高寿命、低能耗、较好的可靠性和环境友好性[18]。荧光玻璃是为了制作白光LED时必要的前驱准备材料，它可以代替传统的荧光粉制造出更好的白光LED。

掺杂稀土离子的玻璃的运用对于白光LED来说是一种选择，它具有低的成本，高的热稳定性，玻璃烧制过程中可塑性很高可以做成不同的形状，尤其是具有较为成熟的制作体系。研究发现正三价的稀土离子掺杂玻璃比传统意义上的黄色荧光粉加入蓝色LED上更加适合，因为其有低成本、均匀的发光性而且更加容易制作。其中镧系稀土离子：Dy3+掺杂玻璃用于白光发光是最为合适的，因为它具有两个较宽的发射带，相当于4F9/2 6H15/2（磁偶极子）和4F9/2 6H13/2（电偶极子）在480nm到500nm和580nm到600nm分别转换成黄光和蓝光区域[19]。来自Dy3+掺杂玻璃发出的白光是因为它发出的黄光和蓝光的离子浓度的的适当调控。此外，Dy3+掺杂的玻璃同时也非常适合用于固体激光器和光放大器的应用因为它在可见光和近红外区域有明显的发光特性。