Tb3+掺杂TeO2-GeO2-BaF2玻璃的蓝绿发光特性及其在光纤激光器中的增益介质潜力研究

本文系统研究了Tb3+掺杂70TeO2-10GeO2-20BaF2（mol%）碲锗酸盐玻璃的蓝绿发光性能。通过熔融淬火法制备的玻璃基质具有低最大声子能量（820 cm-1）和高热稳定性（ΔT=123°C）。Judd-Ofelt理论分析表明，5D4→7F5跃迁的荧光分支比达43.67%，发射截面峰值达2.28×10-22 cm2，证实该材料可作为蓝绿波段光纤激光器的理想增益介质（Gain Medium）。

　　

Highlight

Tb³⁺掺杂的70TeO₂-10GeO₂-20BaF₂（摩尔百分比）碲锗酸盐玻璃通过熔融淬火法合成。该玻璃基质具有较低的最大声子能量（820 cm^-1）和优异的热稳定性（ΔT=123°C）。基于吸收光谱，通过Judd-Ofelt理论计算得出⁵D₄→⁷F₅跃迁的荧光分支比（43.67%）和自发辐射跃迁概率（66.14 s^-1）。样品在蓝绿光谱区展现出488 nm和545 nm的发光峰，且发光强度随Tb³⁺浓度增加而提升，当Tb₄O₇含量为4 mol%时达到峰值。此外，蓝绿波长范围内的增益系数和发射截面计算显示，发射截面峰值达2.28×10^-22 cm²，增益系数最高为0.46 cm^-1。

Structure and Performance

TGB和TGBT4玻璃样品的XRD衍射图谱（图1）显示两个宽扩散晕，分别位于2θ=28°和48°，证实其为非晶态结构。通过DSC曲线和拉曼光谱分析，获得玻璃的最大声子能量（820 cm^-1）和关键化学键信息。

Conclusion

研究表明，70TeO₂-10GeO₂-20BaF₂玻璃是一种新型碲锗酸盐玻璃，兼具高热稳定性和低声子能量，适用于光纤制备。Judd-Ofelt分析揭示了其优异的蓝绿发光性能，为水下光通信和光纤激光器提供了潜在的高性能增益介质。