稀土离子掺杂γ-Al<,2>O<,3>材料的溶胶凝胶法制备及光谱性质研究

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随着光通讯发展到第三代全光通讯系统,人们对于全光通讯所用宽带光放大器,特别是放大器所用的发光材料进行了广泛的研究。本论文利用溶胶-凝胶技术分别制备了用于制作宽带光波导放大器的铒、铒/镱、铒/镱/铈掺杂的γ相氧化铝材料。测试了掺杂样品热处理过程中的热重(TG)及差热(DTG)曲线,进行了XRD测试,发现在900℃热处理条件下样品可以形成较好的丫相,高于1000℃会有氧化铝的其它晶相形成;稀土离子的掺杂对晶相的影响不大,只是延缓晶相的形成,提高氧化铝晶相的转变温度。通过荧光光谱测定发现不同浓度铒离子单掺的样品在380nm和980nm光激发下近红外和可见区均有荧光发射;并且在980nm光激发下,样品在可见区650nm有强烈的上转换发光,在535nm、665nm、602nm亦存在上转换发光现象。实验表明在γ-Al<,2>O<,3>基质中单掺铒离子浓度最佳值为1mol﹪。 铒镱双掺样品的荧光测试发现镱离子的共掺杂大大增强了铒离子1534nm的发射强度。双掺体系中Er<3+>/Yb<3+>的浓度比例存在一个最佳比值,此值在Er<3+>:Yb<3+>=1:6(摩尔比)时体系荧光发射增强的效果最明显,约为单掺铒时发光强度的6~7倍。Ce<3+>离子的掺入也能够增强体系1534nm的光致发光强度,同时能够降低其可见区的上转换发光强度。 通过溶胶-凝胶旋转涂覆法制备了用于制作掺铒光波导放大器(EDWA)的铒单掺与铒镱双掺γ-Al<,2>O<,3>薄膜。测试了薄膜的光致发射光谱。原子力显微镜表面形貌测试表明,其表面平均起伏度为10~20nm,平整度能够达到光波导制作的要求。 这些结果对于促进宽带光波导放大器的发展具有一定的意义。
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