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稀土离子掺杂的光学玻璃是激光、光纤通讯、光波导以及光纤放大器的重要材料,三价稀土离子掺杂的磷酸盐、硅酸盐、锗酸盐和碲酸盐等玻璃在红外区的发光一直受到研究者的重视,其中Er3+,Tm3+,Pr3+,Ho3+等离子的红外发光已得到深入的研究与一定的应用,与此同时,稀土离子Ce3+,Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+等掺杂的发光玻璃在可见区的发光也引起了人们极大的兴趣。此类材料在可见显示器件方面有广阔的应用前景,一直是学者研究的热点和焦点。硼酸盐玻璃基质材料具有透过率高、合成温度低、稀土离子溶解度大,吸收和发射截面大等优点,Ce3+,Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+在其中能够产生有效的特征发射。本文采用高温熔融法合成了不同稀土离子掺杂的硼酸盐发光玻璃体系,即Dy3+掺杂的LKZBSB发光玻璃,Sm3+掺杂的LKZBSB发光玻璃,Ce3+掺杂的LKZBSB发光玻璃,以及Ce3+-Sm3+共掺的LKZBSB发光玻璃。分析测试了不同稀土离子在硼酸盐玻璃中的吸收光谱、激发光谱、可见发射光谱等光谱特性,并利用积分球测试系统对玻璃样品的绝对光谱参数进行了系统的研究。本文取得了以下研究成果:1.采用Judd-Ofelt理论对Dy3+掺杂的硼酸盐玻璃吸收光谱进行拟合,得到Dy3+的J-O强度参数分别为Ω2=5.36×10?20 cm2,Ω4=1.46×10?20 cm2和Ω6=1.95×10?20 cm2,并据此推算出了Dy3+各能级跃迁的振子强度、自发辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。采用积分球配以CCD光谱测试系统对其光谱功率分布和光量子数分布等绝对光谱参数进行系统的表征,计算得到可见特征发射的总荧光量子产率高达16.65%,表明在Dy3+掺杂的LKZBSB玻璃中可以获得高效率的黄白光发射。高量子产率和多通道跃迁使得Dy3+掺杂的LKZBSB玻璃有望应用于光纤照明、显示装置、可调谐可见激光器以及光信号放大器等方面。2.在Sm3+掺杂的硼酸盐玻璃中,拟合评估出的Sm3+强度参数分别为Ω2=3.50×10?20 cm2,Ω4=3.75×10?20 cm2和Ω6=2.46×10?20cm2,并计算出了Sm3+各能级跃迁的理论及实验振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比及荧光辐射寿命,以及0.2wt%,0.4wt%,1.0wt%和2.0wt%Sm2O3掺杂的LKZBSB不同玻璃样品4G5/2能级的荧光寿命、量子效率和交叉弛豫跃迁几率等光谱参数。对应4G5/2?6HJ(J=5/2,7/2,9/2和11/2)跃迁的自发辐射几率分别为24.74,129.72,117.03和32.23s-1,与之相关的荧光分支比分别为7.17%,37.61%,33.93%和9.34%。在紫外辐射下可以观测到Sm3+掺杂的LKZBSB玻璃呈现明亮的红色荧光且具有很大的发射截面,在374nm LED激发下得到的荧光量子产率高达13.29%,进一步证实了在Sm3+掺杂的LKZBSB玻璃中可以获得高效的红光发射。3.Ce3+掺杂的LKZBSB玻璃发出明亮的蓝色荧光,而在Ce3+和Sm3+共掺的LKZBSB玻璃中,Ce3+能有效的敏化Sm3+的发光,使得其有效的激发波长范围和发射强度得到了很大的提高,并且在UVB波段最大敏化系数达到9.02。这些结果证明了此玻璃体系有望作为紫外→可见光转换层来提高太阳能电池的效率,特别是对工作于外太空的太阳能电池更显示出诱人的潜力。