孙 淼,陈昕蕊,焦润妍,王 雪

齐鲁工业大学(山东省科学院)材料科学与工程学院,山东 济南 250353

稀土(RE)离子掺杂的石英玻璃具有广泛的技术应用价值,包括光纤放大器和固态激光器等光学器件[1-2]。1.5 μm波长的激光由于位于“人眼安全”的光谱区域并且在大气通信系统中具有良好的应用而备受关注[3]。Er3+是获得近红外(NIR)到可见光上转换以及用于激光和第三通信窗口光放大的1.5 μm红外发射的最有效的离子之一[4]。

具有宽的1.5 μm发射带的掺铒玻璃已被广泛研究,主要探索用在密集波分复用光网络中需要的具有宽且平坦增益谱的掺铒光纤放大器[5]。为了在紧凑型光电器件中实现高增益的光放大,需要在基体材料中加入较高的Er3+掺杂浓度。然而,浓度猝灭效应限制了高浓度的Er3+掺杂材料的光致发光(PL)效率,阻碍了光学增益的实现[6]。Al3+共掺杂显著提高了荧光产率,一种普遍接受的解释是Al3+防止稀土在石英玻璃中聚集,从而减少离子与离子之间的能量迁移和交叉弛豫[7]。在我们的工作中,石英玻璃中Al3+和 La3+离子共掺杂并使用溶胶-凝胶技术解决了Er离子的团簇。

镧-铝-硅 (LAS)玻璃的结构有些非常规,因为首先La离子是镧系元素,其次镧的半径与RE相似。在过去十年中,LAS玻璃的结构已经通过拉曼[8]、FTIR[9]光谱和固态NMR谱[10-11]进行了研究。这种玻璃具有高的弹性模量和硬度、高折射率、良好的化学稳定性和优异的光学性能[12]。与大多数硅酸盐玻璃相比,掺稀土的LAS玻璃具有较低的声子能量和良好的稀土离子溶解度。……