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本文利用高温固相法分别制备了单掺Eu3+,Bi3+/Eu3+,Yb3+/Eu3+共掺的硼硅酸盐玻璃和Yb3+/Er3+共掺的氟氧化物玻璃样品。讨论了Bi3+与Eu3+之间的能量传递过程,根据Eu3+离子的发射光谱和Judd-Ofelt理论研究了Bi3+离子的掺入对Eu3+离子周围微观环境的影响,并依据Miyakava-Dexter理论和Eu3+的声子边带谱分析了Bi3+离子对Eu3+离子无辐射跃迁几率的影响。结果表明,在硼硅酸盐玻璃中Bi3+离子对Eu3+离子有较好的敏化作用,随着Bi3+离子的掺入,Eu3+离子周围的共价性增强,对称性降低,提高了Eu3+离子的电偶极跃迁强度,而Bi3+离子在一定浓度范围内又增加了Eu3+离子无辐射跃迁的几率,使Eu3+离子的荧光强度降低。
其次,根据Eu3+离子在硼硅酸盐玻璃晶体场中的能级劈裂情况和荧光光谱图研究了Yb3+离子的掺入对Eu3+离子所处格位的影响,并定义Eu3+离子5D0-7F2的电偶极跃迁强度与5D0-7目的磁偶极跃迁强度比值为参数R来表征Yb3+离子的掺入对Eu3+离子所处局部环境的影响,探索了Yb3+离子和Eu3+离子之间的能量传递效应。结果显示,掺入Yb3+离子会使Eu3+离子周围的离子性增强,对称性增加,并且在Yb3+离子掺入后会“诱导”Eu3+离子发生涉及虚能级的跃迁。
最后讨论了退火过程对Yb3+/Er3+共掺氟氧化物玻璃的上转换荧光特性的影响,测量了泵浦光源在不同工作功率和不同温度下的上转换荧光光谱,分析了Yb3+离子和Er3+离子之间能量传递过程,研究了退火前后样品的温度特性,探索了该材料体系在温度传感器方面的应用。结果表明,经过退火处理后,样品的上转换荧光强度明显增加；退火前后,Yb3+/Er3+共掺氟氧化物玻璃的523nm、547nm、667nm处的上转换荧光都是双光子过程；经过退火处理的Yb3+/Er3+共掺氟氧化物玻璃最高工作温度823K,并且仍有继续提高的空间,当温度为373K时,其高温传感器灵敏度的值达到最大,约为0.0047K-1。未经过退火处理的样品最高工作温度为803K,在温度为423K时,灵敏度的值达到最大,约为0.0045K-1。本系列样品的高温传感器灵敏度的值比以往报道过的要高许多,说明在制备高温传感器方面具有潜在的应用价值。