1.2 Tm3+Dy3+共掺荧光玻璃的光谱性质研究

铋酸盐玻璃是一种重金属氧化物玻璃，它以Bi2O3形成一个网络的主体，具有高折射率、高的非线性折射率、红外性能、熔点和玻璃化转变温度低、无毒等。另外，铋酸盐玻璃还具有快速的光响应，这些优点都能让它广泛应用于线性和非线性光学。此外，铋玻璃系统具有较低的声子能量，能有效的降低玻璃化转变中放松稀土离子激发态的非辐射弛豫，而较高的折射率，有助于获得一个强大的辐射跃迁几率和受激发射截面。因此，铋玻璃也是一种优秀的稀土离子发光介质。

1.2.1可见光波段发光研究

    Dy3+Tm3+在可见光波段的研究已经有学者做的比较详细了[7]，陈国华等人的研究用了控制变量的方法研究了可见光波段，首先，他们先测了Dy3+，Tm3+分别掺杂磷酸盐玻璃的激发光谱然后选择了一个合适的激发光波长，然后测量Dy3+，Tm3+共掺的时候，当激发波长改变的时候，看看Dy3+和Tm3+共掺磷酸盐玻璃的发光性质如何，然后又控制Tm3+的浓度不变，通过逐渐增加Dy3+的浓度再来测试一下磷酸盐玻璃的发光性质。论文网

    首先，在室温下，测量了Tm3+（λem=452）和Dy3+（λem=574）单掺磷酸盐玻璃的激发光谱，对于Tm3+单掺，在激发波长为452nm下，可以发现发射带在350-375nm的蓝色光线。主要的激发带高峰在356nm，这是标志着Tm3+：3H6→1D2在452nm激发光波长下的能量转移。对于Dy3+单掺，检测到Dy在574nm的发射，是从4F9/2→6H13/2的转变，最大激发在347nm是从6H15/2→6P7/2。其他第二高峰，主要是在321nm，363nm，和385nm，分别对应的能量转移是6H15/2→6P3/2，6H15/2→6P5/2，6H15/2→4F7/2[8-10]。Tm和Dy单掺磷酸盐玻璃在室温下可见光范围的吸收光谱显示了的稀土元素单掺玻璃样品不同的吸收水平[7]，还有突出的显示了适当的电子转移，如下：Dy3+：6H15/2→6P7/2，4I11/2，4I13/2，4I15/2，6F3/2，6F5/2.Tm3+:3H6→1D2,1G4,3F3,3F4.我们可以注意到Dy3+和Tm3+单掺磷酸盐玻璃的发射和吸收带在350-370nm已经有一部分重叠。这表示Dy3+和Tm3+单掺磷酸盐玻璃可以有效的发出UV光[11]。因此，353nm被选择作为激发光波长。

图1-1：Tm3+和Dy3+单掺磷酸盐玻璃的发射光谱和实物图

在图1-1中显示了两个样品在353nm的激发光下的发射波长。Tm3+单掺显示了一个强烈的蓝色激发带在452nm从Tm3+：1G4→3F4转移，还有一个小的蓝绿发射带1G4→3H6在480nm。Dy3+掺杂样品显示了两个强烈的带集中在482nm（蓝绿），574nm（黄色）和一个微弱的带在663nm（红），相对应4F9/2→6HJ（J=11/2,13/2,15/2）的能量转移，是高灵敏度的转移在4F9/2→6H13/2黄色发射光，这也表明了一个强烈的环境依赖性，然而4F9/2→6H15/2蓝色发射光是对于宿主不灵敏的。因此，黄蓝发射强度比率可以在不同的宿主中有显著的不同。就像在图1-2中显示的那样，我们把两个样品在353nm激发以下的照片拍了下来，Tm3+和Dy3+单掺磷酸盐玻璃可以分别发出蓝色和黄色的光。