题目：稀土掺杂氟碲酸盐玻璃可见到中红外发光

稀土离子因其特殊的电子层结构，使其内部4f组态内的跃迁发光不受周围环境的影响，发光波长可覆盖从可见光到中红外的波长范围。稀土离子掺杂的发光玻璃在显示、光通信、光学放大以及固体激光器等领域都有广泛的应用。虽然氟化物玻璃声子能量低，透过窗口宽，是优良的发光基质材料，但其制备复杂、化学和物理性能较差，热稳定性不如氧化物玻璃，较难拉制光纤，因而在实际应用上受到一些限制。氟碲酸盐玻璃，通过调整组分和工艺，简化了制备过程，并且结合了氟化物玻璃声子能量低，碲酸盐玻璃化学稳定性和机械性能好的优势，能有效的提高稀土离子发光强度。通过合理设计配比，采用传统的熔融法，制备了一系列不同浓度的Er3+，Pr3+掺杂TeO2-BaF2-NaF（TBN）氟碲酸盐玻璃.

Er3+掺杂TBN玻璃的摩尔百分比为70TeO2-20BaF2-NaF（TBN）-xEr2O3 （x=0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0），根据样品的DSC曲线可知TBN玻璃的热学稳定性比氟磷酸盐玻璃要好，更利于拉制光纤。Raman光谱测试发现氟化物的引入破坏了玻璃网络中Te-O-Te链。应用JO理论较完整地计算、评价了Er3+在TBN玻璃中的光谱学参数。用325 nm波长激发，Er3+在红光区（4F9/2→4I15/2）的发光较弱，随着Er3+浓度的升高并无明显变化；用980 nm波长激发，样品在可见光区发生明显的上转换发光。Er3+离子之间的交叉弛豫（CR）使绿光发光猝灭，激发态吸收（ESA）和能量转移上转换（ETU）过程使红光发光不断增强并超过绿光区发光强度。Er3+在TBN玻璃中的上转换发光是单光子吸收过程，并通过稳态速率方程对单光子过程进行验证。980 nm激发下样品在近红外波段随着浓度增加，发射截面带宽有增加的趋势。在2.7 µm（4I11/2→4I13/2）观测到Er3+的发光峰，计算了吸收和发射截面以及增益截面，发现Er3+在TBN玻璃中实现2.7 µm发光的泵浦阈值比ZBLAN中要低。

Pr3+掺杂TBN玻璃的摩尔百分比为70TeO2-20BaF2-NaF-xPrF3（x=0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5）。由于Pr3+特殊的电子层结构，采用修正的JO理论计算Pr3+在TBN玻璃中的光学参数。325 nm激发，在570-640 nm波段出现明显的双峰（602和615 nm），Pr3+离子间的CR过程使602 nm在较低浓度就提早出现了猝灭。测试了Pr3+: 3P0能级发光（490 nm）的荧光寿命，并计算了荧光量子效率，在浓度为0.5 mol%时为最大值。

制备了Er3+/Pr3+共掺的TBN玻璃样品，研究了样品在可见光波段和中红外波段的发光光谱，通过浓度变化，发现了Er3+和Pr3+之间的能量传递，对可见光波段的发光进行CIE色度坐标拟合，随着Pr3+浓度逐渐增加，发光的色度逐渐趋向白光区。Er3+在中红外波段的发光强度因为Pr3+的掺杂变小， Pr3+和Er3+之间的能量传递过多的消耗了Er3+:4I11/2的粒子数。

我们设计的氟碲酸盐玻璃组分可以在空气气氛下用传统熔融法合成透明玻璃，并对Er3+和Pr3+在TBN玻璃中的发光特性进行测试分析，发现该系列样品在照明、显示、光通信和激光器等领域都具有应用潜力。