Results and discussion (6 тысяч) (1058973)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Results and discussion

DSC graph is shown in Fig. 1. The transition temperature

Tg and the onset of crystallization peak temperature

Tx , listed in Table 1, are 398◦ and 479◦ respectively. The temperature

gap between Tx and Tg, suggesting the resistance

against crystallization of glasses, is 81◦. The concentration of

Er3+, density _ and refractive index nd are indicated in Table 1

as well.

Raman spectrum of undoped glass is shown in Fig. 2.

Four absorption peaks are prominent. They centre around

400 cm−1, 580 cm−1, 1000 cm−1 and 1290 cm−1, respectively,

and are named a, b, c, d in turn. Peak a does not exist in

previous research about fluorophosphate glasses which contain

no YF3 [9–12]. Further experiment suggests that peak

a becomes intense with the increment of YF3 content, so peak a is ascribed to vibration of Y–F bond. Peak b is ascribed to

the overlap vibration of Al–F and M–F [9–11], whereMrepresents

alkaline earth ions and Na+. Peak c is ascribed to the

vibration of O–P–F [12]. Peak d, by which the phonon energy

of glass is determined, is ascribed to the vibration of the

O–P–O [13]. Generally peak d is characteristic for metaphosphate

glasses and a decrease in its intensity can be ascribed

to the shortening of linear metaphosphate chains [14]. It is interesting

that the phonon energy is comparatively high though

the metaphosphate content in the composition is limited.

Transmission spectrum is indicated in Fig. 3. The absorption

peak centered around 4.7 μm is ascribed to the second

harmonics of stretching vibration of P–O bonds [15, 16]. The

intensity of absorption peak centered 3.175 μm indicates the

water content in the glass. The absorption coefficient of OH

group in the glass can be calculated according to formula (1):

α = ln(θ0/θ)

l

, (1)

where α is the absorption coefficient of OH group, l is the

thickness of the sample, θ0 is the transmission of matrix glass,

θ is the transmission at the absorption peak ofOHgroup. Here

α is 0.12 cm−1. It is lower than most of other Er3+ doped

glasses in which water was cleaned by special measures such

as using oxygen atmosphere [7, 17]. This is because the fluoride

content in the composition is very high. OH groups were

decomposed by F− ion. HF gas was formed and then was

given off.

The absorption spectrum is shown in Fig. 4. The cutoff

band of ultraviolet region is 340 nm. The energy levels, determined

according to the wavelengths at which the absorption

is the maximum, are listed in Table 2. Based on the absorption

spectrum, the stimulated-emission cross section σemi of

Er3+: 4I13/2 → 4I15/2 transition is calculated according to the

McCumber theory:

σemi(λ) = σabs(λ) exp(ε−hν)/KT , (2)

where K is the Boltzmann constant, T is the temperature of

the sample, ε is the net free energy required to excite one Er3+

from the 4I15/2 state to 4I13/2 state at temperature T. ε was

determined using the procedure provided in [18]. σabs is the

absorption cross section at given wavelength, and can be calculated

by (3)

σabs(λ) = 2.303

NErl

OD(λ) , (3)

in (3), OD(λ) is optical density. The dependences of absorption

and stimulated-emission cross sections on the wavelength

are indicated in Fig. 5. The maximum σabs and σemi,

listed in Table 3, are 5.92×10−21 cm2 and 6.77×10−21 cm2

respectively. The absorption and stimulated-emission cross

sections decrease with the increment of Er3+ concentration.

As is shown in Table 3, the maximum stimulated-emission

cross section of the fluorophosphate glass is higher than that

of germinate and silicate glasses in spite of the high Er3+

concentration.

Based on the absorption spectrum, the Judd–Ofelt theory

has been applied in evaluating the Judd–Ofelt parameter

Ωt for characterizing the spectral intensities. Four absorption

peaks 4I15/2→ 4F7/2, 4I15/2→ 4F9/2, 4I15/2→ 4I9/2 and

4I15/2 → 4I11/2 were selected to fit the Judd–Ofelt model. The

[U(t)]2 for this work were collected from the literature [19].

Judd–Ofelt parameters Ω2, Ω4, Ω6 are 7.36×10−20 cm2,

2.01×10−20 cm2 and 1.11×10−20 cm2 respectively. The root

mean square δrms of the measured and calculated oscillator

strength is 0.27×10−6.

For the 4I13/2 → 4I15/2 transition, calculated lifetime τcal

was resolved based on the Judd–Ofelt parameters Ωt. It is

9.12 ms. Between the calculated lifetime τcal and measured

lifetime τmea, the following relationship exists:

1

τmea

= 1

τcal

+WNR , (4)

where WNR is the non-radiative decay rate. However, here

τcal is a little lower than τmea which is 9.20 ms based on the

exponential decay curve shown in Fig. 6. We ascribe it to

the radiative trapping of Er3+ ions in the glass. As is shown

in Fig. 5, the graph of emission overlaps that of absorption

partly. When measuring the lifetime, after one Er3+ ion in

4I13/2 returns to the ground state by emitting one photon, it

absorbs a 1.53 μm photon emitted by other Er3+ ion and is

excited to 4I13/2 state again. This process takes place repeatedly,

and results in that the measured lifetime is higher than

it should be. Radiative trapping is linear proportional to the

optical length, the concentration of Er3+ ions and the absorption

cross section. For Yb3+ the absorption spectrum overlaps

the emission spectrum just like Er3+ except that thewave band

is different. Dai et al. investigated the radiative trapping of

Yb3+, and found that for Yb3+ doped glass with concentration

of 14.47×1020 ions/cm3, under 980 nmexcitation, when

the thickness of the sample is 0.5mmand the absorption cross

section is close to Er3+ ion in this glass, themeasured lifetime

will be higher than the virtual about 20% [20]. So it can be

concluded that the influence of radiative trapping on themeasured

lifetime of Er3+: 4I13/2 → 4I15/2 transition in this glass is

no more than 20%, and the virtual lifetime of 1.53 μmfluorescence

is no less than 7.36 ms.

The fluorescence spectrum is shown in Fig. 7. The full

width at half maximum (FWHM) of it is 59 nm. The high

FWHM is partly due to the radiative trapping. However, the influence of radiative trapping could not be high, because the

fluorescence exhibits a sharp peak, and shows no obviously

red shift. The FWHM of the graph of stimulated-emission

cross section in Fig. 5 is 56 nm. Because the graph in Fig. 5 is

based on absorption spectrum and is not influenced by radiative

trapping, the virtual FWHM should be about 56 nm, and

is still higher than for most of the materials investigated [21–

23]. The wide FWHM can be explained by the fact that the

Er3+ ions can be in or out of the network of fluorophosphate

glass structure [24, 25], and the surrounding environment of

Er3+ ions varies severely. At the same time, the mixed anion

coordination including F− and O2− contributes to the

linewidth as well [26].Additionally, the composition contains

eight different cations except for Er3+. These cations as subordinate

ordination of Er3+ have different effects on Er3+ ions

and increase the Stark splits [27].

The lifetime of 4I13/2 → 4I15/2 transition, is comparatively

high for Er3+ doped glasses under such a high concentration.

Generally there are two processes which lead to

concentration quenching in Er3+ doped glasses. One is cooperative

upconversion, namely summation of photon energies

through energy transfer [28].

Результаты и обсуждение
DSC график приведен на рис. 1. Температура перехода
Те и начала кристаллизации температура пика
Tx, перечисленных в таблице 1, 398 ◦ и 479 ◦ соответственно. Температура
Разрыв между Tx и Tg, предполагая, что сопротивление
против кристаллизации стекол, составляет 81 ◦. Концентрация
Er 3 +, плотность _ и преломления й индекс указаны в таблице 1
а.
Спектра комбинационного рассеяния нелегированных стекла показана на рис. 2.
Четыре пиков поглощения занимают видное место. Они сосредоточены вокруг
400 см-1, 580 см-1, 1000 см-1 и 1290 см-1, соответственно,
и называются A, B, C, D, в свою очередь. Пик не существует
предыдущих исследований о фторофосфатное очки, которые содержат
не YF3 [9-12]. Далее эксперимент показывает, что пик
становится интенсивным с приращением YF3 содержанию, так пик приписывается вибрации Y-F связи. Пик б приписывается
перекрытие вибрации Аль-F и M-F [9-11], whereMrepresents
щелочноземельных ионов Na + и. Пик с приписывается
вибрации O-P-F [12]. Пик г, в которой энергия фонона
стекла определяется, приписывается вибрации
О-Р-О [13]. Обычно пик г характерно для метафосфат
очки и снижение его интенсивности можно объяснить
к сокращению линейных цепей метафосфат [14]. Это интересно
что энергия фонона сравнительно высокой, хотя
метафосфат содержание в составе ограничено.
Спектр пропускания показано на рис. 3. Поглощение
Пик вокруг 4,7 мкм приписывается второй
гармоники валентных колебаний Р-О [15, 16].
интенсивность пика поглощения с центром 3,175 мкм указывает на
Содержание воды в стакане. Коэффициент поглощения OH
группы в стекло может быть рассчитана по формуле (1):
α = п (θ0 / θ)
л
(1)
где α-коэффициент поглощения группы ОН, L
толщина образца, θ0 является передача стеклянной матрицы,
θ является передача в ofOHgroup пик поглощения. Здесь
α составляет 0,12 см-1. Это ниже, чем большинство других легированных Er 3 +
очки, в которых вода очищается специальные меры, такие
как с помощью кислородной атмосфере [7, 17]. Это потому, что фторид
Содержание в составе очень высока. ОН-групп были
разлагается F-иона. HF газа был сформирован, а затем был
выделяется.
Спектр поглощения показана на рис. 4. Отсечки
группа ультрафиолетовой области 340 нм. Энергетических уровней, определяемых
в зависимости от длины волны, при которой поглощение
является максимальным, перечислены в таблице 2. На основе поглощения
спектра стимулированного излучения сечение σemi из
Er3 +: 4I13 / 2 → 4I15 / 2 перехода рассчитывается в соответствии с
Маккамбера теории:
σemi (λ) = σabs (λ) ехр (ε-hν) / КТ, (2)
где К-постоянная Больцмана, Т-температура
образца, ε это чистая свободная энергия, необходимая для возбуждения один Er3 +
из государственного 4I15 / 2 4I13 / 2 состоянии при температуре T. ε было
определяется с использованием процедуры, предусмотренной в статье [18]. σabs является
сечением поглощения на данной длине волны, и может быть вычислена
(3)
σabs (λ) = 2,303
Нерль
OD (λ), (3)
(3), OD (λ) является оптической плотности. Зависимость поглощения
и стимулированного излучения сечения от длины волны
приведены на рис. 5. Максимальная σabs и σemi,
приведены в таблице 3, являются 5,92 × 10-21 см2 и 6,77 × 10-21 см2
соответственно. Поглощения и вынужденного излучения крест
разделы уменьшается с приращением Er3 концентрация +.
Как показано в таблице 3, максимум стимулированного излучения
Сечение фторофосфатное стекла выше, чем
из прорастают и силикатных стекол, несмотря на высокий Er3 +
концентрации.
На основании спектра поглощения, Джадда-Офельта теории
был применен при оценке Джадда-Офельта параметр
Ωt для характеристики спектральной интенсивности. Четыре поглощения
пики 4I15 / 2 → 4f7 / 2, 4I15 / 2 → 4F9 / 2 → 4I15 / 2 → 4I9 / 2 и
4I15 / 2 → 4I11 / 2 были выбраны, чтобы соответствовать Джадда-Офельта модели.
[U (т)] 2 для этой работы были собраны из литературы [19].
Джадда-Офельта Ω2 параметров, Ω4, Ω6 являются 7,36 × 10-20 см2,
2,01 × 10-20 см2 и 1,11 × 10-20 см2 соответственно. Корень
среднеквадратичное δrms измеренных и вычисленных осциллятора
сила составляет 0,27 × 10-6.
Для 4I13 / 2 → 4I15 / 2 перехода, рассчитанного жизни τcal
был решен на основе Джадда-Офельта Ωt параметров. Это
9,12 мс. Между рассчитывается жизни τcal и измеряли
τmea жизни, следующее соотношение существует:
1
τmea
= 1
τcal
+ WNR, (4)
где WNR является безызлучательным скорость распада. Тем не менее, здесь
τcal немного ниже, чем τmea которая 9,20 мс на основе
экспоненциальный спад кривой, изображенной на рис. 6. Мы приписываем это
радиационного захвата ионов Er3 + в стекле. Как показывает
на рис. 5, график излучения перекрывается, что поглощения
частично. При измерении жизни, после одного Er3 + в
4I13 / 2 возвращается в основное состояние, испуская один фотон, то
поглощает 1,53 мкм фотонов, испускаемых другими ион Er3 + и
возбужденных в 4I13 / 2 состояние. Этот процесс происходит постоянно,
и результаты в том, что измеряемое время жизни выше, чем
она должна быть. Радиационный захват линейно пропорциональна
Оптическая длина, концентрация ионов Er3 + и поглощения
сечение. Для Yb3 + перекрывает спектр поглощения
Спектр излучения как Er3 + исключением того, что группа thewave
разные. Дай и др.. исследован радиационный захват
Yb3 +, и обнаружили, что для Yb3 + легированных стекло с концентрацией
от 14,47 × 1020 ионов/см3, под 980 nmexcitation, когда
толщина образца 0.5mmand сечение поглощения
Раздел близка к Er3 + в это стекло, themeasured жизни
будет выше, чем виртуальная около 20% [20]. Таким образом, он может быть
к выводу, что влияние радиационного захвата на themeasured
жизни Er3 +: 4I13 / 2 → 4I15 / 2 перехода в это стекло
не более чем на 20%, а виртуальная жизнь 1.53 μmfluorescence
не менее 7,36 мс.
Спектр флуоресценции показано на рис. 7. Полный
Ширина на полувысоте (FWHM) это составляет 59 нм. Высокая
FWHM отчасти из-за радиационного захвата. Тем не менее, влияние радиационного захвата не может быть высокой, так как
флуоресценции показывает резкий пик, и не проявляет явно
красное смещение. FWHM графика стимулированного излучения
сечение на рис. 5 составляет 56 нм. Поскольку график на рис. 5
основанный на спектре поглощения и не зависит от радиационного
захвата, виртуальный FWHM должна быть около 56 нм, а
по-прежнему выше, чем у большинства исследуемых материалах [21 -
23]. Широкий FWHM может быть объяснено тем фактом, что
Ионов Er3 + может быть или из сети фторофосфатное
стекло структуры [24, 25], и окружающие среды
Er 3 + ионов изменяется сильно. В то же время, смешанный анион
координации, включая F-O2-и вносит свой вклад в
Ширина линии, а также [26]. Кроме того, композиция содержит
восемь различных катионов, за исключением Er3 +. Эти катионы, как подчиненный
Координация Er3 + по-разному влияют на ионы Er3 +
и увеличить Старк разбивает [27].
Срок службы 4I13 / 2 → 4I15 / 2 перехода, является сравнительно
высокая для Er3 + легированных очки при такой высокой концентрации.
Вообще есть два процесса, которые приводят к
концентрационного тушения в Er3 + легированных стекол. Одним из них является кооперативным
апконверсии, а именно суммирование энергий фотонов
путем передачи энергии [28].

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов статьи