摘要：本文采用熔融退火一步法制备纳米Ag颗粒修饰的Er3+/Tm3+共掺铋酸盐激光玻璃，研究了不同组分的纳米Ag颗粒修饰情况下的光谱性质差别。通过测试可见光波段的激发/发射光谱，分析纳米Ag颗粒对可见光波段发光的影响及影响机制。同时在808nm泵浦激励下测试了在1200nm-2200nm和2300nm-2920nm的发光，研究Ag-Er-Tm共掺系统在红外波段的发光特性和Ag纳米颗粒在该波段对光谱性质的影响。此外还测试了Er3+离子1.5μm和Tm3+离子1.47μm发光的荧光寿命和衰减。

激发和发射光谱显示Ag纳米颗粒的加入可以很好地增强该玻璃系统的上转换发光。在红外波段，Ag纳米颗粒对光谱性质的同样具有较大的影响。这种影响机制归因于Ag纳米颗粒表面等离子体共振效应和和Ag0到Er3+的能量转移。

关键词： 铋酸盐玻璃；红外波段；表面等离子体共振

Study on spectral properties of Ag-Er-Tm composite luminescence center

Abstract：In this paper, a Er3+/Tm3+ co-doped bismuth acid laser glass modified by nano Ag

particle is prepared by melt-quenching method, studied the difference spectral properties of nano Ag particles modified by different components. By measuring the excitation and emission spectra of visible light, analyzed the effect of nano Ag particles in the visible light region and its influence mechanism. At the same time, the luminescence at 1200nm-2200nm and 2300nm-2920nm was measured under 808nm pump excitation, the luminescence properties of Ag-Er-Tm co-doped system in infrared band and the effect of Ag nanoparticles on spectral properties were studied. In addition, the fluorescence lifetime and attenuation of Er3+ ion 1.5μm and Tm3+ ion 1.47μm were measured.

 Excitation and emission spectra show that the addition of Ag nanoparticles can enhance the up conversion luminescence of the glass system well. In the infrared band, Ag nanoparticles also have a greater impact on the spectral properties. This mechanism of influence is attributed to the surface plasmon resonance effect of Ag nanoparticles and the energy transfer from Ag0 to Er3+.

KeyWords：Bismuth glass； Infrared band；Surface Plasmon Resonance

目录

1.绪论 1

1.1引言 1

1.2 激光玻璃的制备方法 2

1.3 激光玻璃相关理论 3

1.3.1 激光玻璃发光机制 3

1.3.2铋酸盐基质玻璃 4

1.4掺杂稀土离子发光特性 4

1.4.1 Er3+离子光谱特性 4

1.4.2 Tm3+光谱特性 6

1.5 稀土离子光谱分析理论 7

1.5.1 Judd-Ofelt理论 7

1.5.2 McCumber理论 8

1.5.3 F-L理论 9

1.5.4稀土浓度淬灭 9

1.6本论文主要研究内容及意义 10

1.6.1研究内容 10

1.6.2研究意义 10

2.实验与测试 11

2.1 实验药品 11

2.2 实验设备 12

2.3 实验流程 12

2.4样品制备 13

2.5测试 13

2.5.1 激发/发射光谱测试 13

2.5.2 红外光谱和荧光寿命测试 13

3.结果与讨论 13

3.1样品实物图 13

3.2光谱测试分析 15

3.2.1激发、发射光谱 15

3.2.2红外光谱 17

3.2.3荧光寿命 19

4.结论 21

致谢 22

参考文献 23

1. 绪论

1.1 引言

在1960年成功研制出第一台红宝石激光器后，1961年就出现了激光玻璃。其具有良好的性能和广泛用途。激光玻璃的组成分为玻璃基质和激活发光离子。它们分别决定了激光玻璃的物化性质和光谱性质。稀土发光离子会和基质玻璃产生各种相互作用，所以激活离子同时也会影响激光玻璃的物理化学性质。激光玻璃的基质玻璃一般使用的是光学玻璃，然而因为基质玻璃对光谱特性有着非常重要的影响，所以并不是所有的光学玻璃都适合作为激光玻璃的基质玻璃。

其中激光玻璃与普通光学玻璃的主要性质区别有：（1）激光玻璃的光学均匀性高于普通光学玻璃两个数量级，它的折射率误差只有±2*10-6，普通光学玻璃的折射率误为±2*10-4；（2）在1054nm波长处的透过损耗小于1.5*10-3cm-1；（3）激光玻璃中OH根和铂含量非常低。