Tm3+/Yb3+共掺碲锌玻璃的能量传递机制与上转换发光调控：浓度依赖的热猝灭效应及光学性能优化

本文系统研究了Tm3+/Yb3+共掺碲锌玻璃的结构与光学特性，通过Judd-Ofelt（J-O）理论揭示了高Ω2参数对应的局域不对称性，证实了Yb3+浓度对Tm3+的3H4→3F4能量传递（ET）及蓝光（475 nm）/近红外（805 nm）上转换（UC）发射比的调控作用，为低声子能量（~700 cm-1）光子器件设计提供新思路。

　　

亮点

Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲锌玻璃展现出独特的能量传递动力学：高Ω₂ Judd-Ofelt参数（2.7 eV带隙）揭示了稀土配位场强共价性与不对称性。在980 nm激发下，三光子过程驱动的蓝光（475 nm）与双光子近红外（805 nm）发射形成竞争，Yb³⁺浓度增加使蓝光/NIR发射比提升，但过量掺杂引发热猝灭。

样品制备

采用熔融淬冷法合成Tm³⁺单掺及Tm³⁺/Yb³⁺共掺玻璃，组分符合(70-x-y)TeO₂-30ZnO-0.5xTm₂O₃-0.5yYb₂O₃（x/y为摩尔百分比）。

XRD与FTIR

X射线衍射（XRD）显示29°宽峰证实非晶态，FTIR谱中680 cm^-1宽峰归属Te-O/Zn-O振动，2350 cm^-1锐峰反映羟基杂质。

结论

该体系通过Tm³⁺的¹D₂→³F₄（455 nm）强蓝光发射与Yb³⁺介导的³H₄→²F_5/2能量转移，实现了可见-近红外发射的可控调节，为光子学器件开发提供新材料平台。