Nd<sup>3+</sup>掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测

万杰; 欧阳莎; 姬瑶; 段太宇; 王伟超

doi:10.37188/CJL.20230042

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Nd³⁺掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测

理论计算及光谱分析 | 更新时间：2023-10-27

- Nd³⁺掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测
  增强出版
- Calculation and Prediction of Quenching Concentration of Nd³⁺-doped Phosphate Laser Glass
- 发光学报 2023年44卷第6期页码：1042-1050
- 作者机构：
  
  华南理工大学物理与光电学院，发光材料与器件国家重点实验室，广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室，广东广州　510640
- 作者简介：
  
  [ "万杰（1996-），女，重庆人，博士研究生，2019年于重庆交通大学获得学士学位，主要从事稀土掺杂激光玻璃的研究。 E-mail： wanjie_12345@163.com" ]
  [ "王伟超（1988-），男，陕西咸阳人，博士，副教授，2017年于华南理工大学获得博士学位，主要从事特种激光玻璃及光纤激光器的研究。 E-mail： wangweichao@scut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(52172003)
- DOI：10.37188/CJL.20230042
  中图分类号： O482.31
- 纸质出版日期：2023-06-05，
  
  收稿日期：2023-02-20，
  
  修回日期：2023-03-09，
- 稿件说明：
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万杰,欧阳莎,姬瑶等.Nd³⁺掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测[J].发光学报,2023,44(06):1042-1050.

WAN Jie,OUYANG Sha,JI Yao,et al.Calculation and Prediction of Quenching Concentration of Nd³⁺-doped Phosphate Laser Glass[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(06):1042-1050.
万杰,欧阳莎,姬瑶等.Nd³⁺掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测[J].发光学报,2023,44(06):1042-1050. DOI： 10.37188/CJL.20230042.

WAN Jie,OUYANG Sha,JI Yao,et al.Calculation and Prediction of Quenching Concentration of Nd³⁺-doped Phosphate Laser Glass[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(06):1042-1050. DOI： 10.37188/CJL.20230042.

摘要

通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系，建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现，在Nd

掺杂磷酸盐玻璃中，无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性，表明OH

对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度，有效降低了多声子弛豫以及OH

的影响，预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性，这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义，有助于新型激光玻璃的研究和探索。

Abstract

There is a critical value of quenching concentration or optimal doping concentration in the laser glass due to the concentration quenching effect. It is particularly important to quickly and effectively determine the luminescent quenching concentration. In this paper， a semi-quantitative method is established for predicting the quenching concentration of laser glass by studying the relationship between the population of excited states of rare earth ions in glass and the doping concentration. It is found that the linear correlation between the transition rate of spontaneous emission and doping concentration is greater than its squared correlation with a concentration in Nd

-doped phosphate glass. This indicates that OH

affects more to the transition probability of spontaneous emission than the energy transfer process between rare earth ions. The fluorescence lifetime at low concentration is selected instead of the spontaneous radiative lifetime to predict the quenching concentration， which effectively reduced the influence of multi-phonon relaxation and OH

， and the absolute error between the predicted luminescence quenching concentration and the experimental value was reduced from 0.82% to 0.16%. The proposed prediction calculation method has high accuracy and strong universality. This work guides determining the quenching concentration of laser glass and is beneficial to the research and exploration of a new type of laser glass.

关键词

磷酸盐玻璃Nd3+猝灭浓度理论计算

Keywords

phosphate glassNd3+quenching concentrationtheoretical calculation

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