第26卷第12期 Vol 26 No 12 2007年12月 COLLEGE PHYSICS 铥离子(Tm3+)能级标注浅议 杜戈果 深圳大学电子科学与技术学院,广东深圳518060) 摘要:铥离子具有丰富的能级结构,可以形成不同的激光振荡在查阅文献的过程中,作者发现铥离子能级标注非常混 乱本文首先举例说明了标注混乱的原因,然后利用同科电子合成的方法得出了铥离子能级标注中的各光谱项,最后给出了 几点建议 关键调:铥离子;能级;光谱项;同科电子 中图分类号:O562;TN24 文献标识码:A 文章编号:1000-0712(207)12-0026-03 铥离子具有丰富的能级结构,最近几年,得到了 科研工作者的大力关注.一方面是因为通信波段的 扩展,人们注意到掺铥光纤放大器能够放大S波段 G 的信号;另一方面,是铥离子能发射2pm附近的激 光,能够实现16-2.1pm的调谐,是所有稀土离子 eF. 中最宽的,覆盖了水蒸汽、液态CO2和甲烷的吸收带 生物组织对2pm波段的光吸收很强烈,使得红外激 SF 光可以在大部分软组织和硬组织中产生浅的渗透深 度、高的手术精度和独特的凝血作用,对邻近组织的 H6 热损伤小,可大大限制损伤区域;另外,通过上转换方 式,铥离子还实现了其他若干波长的激光输出1.在 图1铥离子的能级示意图 查阅文献的过程中,作者发现铥离子能级标注非常混 乱,认为有必要在此讨论以求澄清事实 错误1,作为指导老师,本人也有责任 目前文献中出现的标注方法有两套2-3,如图1 国外文献中也存在标注混乱的情况.例如在文 (a)、(b所示问题在于第一激发态这一能级到底标献[12】中,作者已提出目前很多文献对F,和H之 注为H还是F,如果标注为H,则相应第三激发态间的标注混乱.文中图2的能级图按照能量由低到 能级标注为F,如图1(a)情况;反之如果第一激发高能级排列分别为H6、F4H、H、F3…,而 态能级标注为F4,则相应第三激发态能级标注为在图1的吸收谱中,按照波数的增加能级排列为 3H4,如图1(b)情况两种情况下,能级跃迁与发射波 3H4、3H5、3F4、3F3、……我们看到,也出现了前后不 长之间的对应关系如表1所示(取典型的几种) 统一的情况 可以看到,对大家感兴趣的S波段放大器对应个价电子情形,只有一个电子的轨道角动量与自旋 角动量发生耦合作用;而在多个价电子情形,这种耦 1(a)和H4→3F4(能级标注取图1(b),两种标注情合要复杂得多这时每个价电子自身的轨道与自旋 况下,能级跃迁顺序刚好相反在国内的若干篇相关角动量要发生耦合同时不同电子间的轨道与轨道 文章中,能级标注的混乱是相等严重的,往往是能级 自旋与自旋以及轨道与自旋等角动量也都要发生耦 图如图1(b),而文中的解释说明则针对图1(B);或合目前分析多价原子的价电子耦合作用,一般采 者是相反的情况,见表2本人的学生也犯了同样的用两种耦合模型:L-S和j-耦合模型.L-S耦合 收稿日期:2006-10-10 基金项目:深圳市科技局项目资助(200617) 作者简介:杜戈果(1971-),女,陕西米脂人,光学博士,深圳大学电子科学与技术学院副教授
第 26卷第 12期 2007年 12月 大 学 物 理 C0LLEGE PHYSICS Vo1．26 No．12 Dec．2007 铥 离子 (Tm3+)能级标 注浅议 杜 戈果 (深圳大学 电子科学与技术学院 ，广东 深圳 518060) 摘要 ：铥离子具有丰 富的能级 结构 ，可 以形成 不 同 的激光 振荡 ．在 查 阅文献 的过 程 中，作 者发 现铥离 子 能级标 注非 常混 乱 ．本文 首先举 例说明 了标注混乱 的原 因 ，然后利用 同科 电子合 成的方 法得 出了铥 离子 能级标 注 中的各光谱 项 ，最后 给出 了 几点 建议 ． 关键 词 ：铥离 子 ；能级 ；光谱项 ；同科电子 中脑分类号 ：0562；TN24 文献标识码 ：A 文章编 号 ：1000—0712(2007)120026—03 铥离子具有丰富的能级结构 ，最近几年 。得到 了 科研工作者的大力关 注．一方面是因为通 信波段 的 扩展 ，人们注意到掺铥光纤放大器能够放大 s波段 的信 号 ；另 一 方 面 ，是 铥离 子 能 发 射 2,um 附 近 的 激 光 ，能够实现 1．6～2．1“m 的调谐 ，是所 有 稀 土 离子 中最 宽 的，覆盖 了水蒸 汽 、液态 c 和 甲烷 的吸收带 ． 生物组 织对 2／an波 段 的光 吸 收很 强 烈 ，使 得 红外 激 光可以在大部分软组织和硬组织 中产生浅的渗透深 度 、高的手术精度 和独特的凝血作用 ，对邻近组织 的 热 损伤小 ，可大大 限制损伤 区域 ；另 外 ，通 过上 转换方 式 ，铥离子还实现了其他若干波长的激光输 出_1J．在 查阅文献的过程 中，作者发现铥离子能级标注非常混 乱 ，认 为有必要 在此讨论 以求澄 清事实 ． 目前文献中出现的标注方法有两套[2-3J，如图 1 (a)、(b)所示 ．问题在于第一激发态这一 能级到底标 注为0H4还是0F4．如果标注为0H4，则相应第三激发态 能级 标注 为0F4，如 图 1(a)情 况 ；反 之 ，如果 第 一 激 发 态能 级 标 注 为 0F4，则 相 应 第 三 激 发 态 能 级 标 注 为 0心 ，如图 1(b>情况．两种情况下 ，能级跃迁与发射波 长之 间的对应关 系如表 1所示 (取 典型 的几种 )． 可以看到 ，对大家感兴趣 的 S波段放大器，对应 的铥 离子 能级 跃 迁 分 别 为0F4— 0H4(能级 标 注取 图 1(a))和0H4—0F4(能级标注取图 1(b))，两种标注情 况下 ，能级 跃 迁顺 序 刚好相 反 ．在 国 内的若 干篇 相 关 文 章 中 ，能 级标 注 的混 乱是 相 等严重 的 ，往往 是 能级 图如 图 1(b)，而 文 中 的解 释 说 明则 针 对 图 1(a)；或 者是 相 反 的情 况 。见 表2．本 人 的学 生 也 犯 了同 样 的 lD2 G4 (a) (b) 图 1 铥离子的能级示 意图 错误_1 ，作为指导老师，本人也有责任 ． 国外 文献 中也 存 在标 注 混乱 的情 况 ．例 如 在文 献[12]中，作者已提出 目前很多文献对0F4和。H4之 间 的标注 混乱 ．文 中图 2的能 级 图 ，按 照能 量 由低 到 高 ，能 级排 列分 别 为。H6、。F4、。H5、。H4、。F3、… … ，而 在 图 1的 吸 收 谱 中 ，按 照 波 数 的增 加 ，能 级 排 列 为 0H4、0H 0F4、0 、…… ．我们 看 到 ，也 出现 了前 后 不 统 一 的情况 ． 能级 的标注主要取决于价电子的运 动 ．对于单 个价 电子情形 ，只 有一 个 电子 的轨 道 角 动 量 与 自旋 角动量发生耦合作用 ；而在多个价 电子情形 ，这种耦 合 要 复杂 得多 ．这时 每 个 价 电子 自身 的 轨 道 与 自旋 角动量要发生耦合 ，同时不同电子间的轨道与轨道 、 自旋 与 自旋 以及轨 道与 自旋等 角动 量也 都 要 发生耦 合 ．目前 ，分析多价原子 的价 电子耦合作用 ，一般采 用两种耦合模型 ：L—S和j-j耦合模型 ．L—S耦合 收稿 日期 ：2006—10_-10 基金项 目：深圳市科技局项 目资助 (200617) 作者简介 ：杜戈果(1971一 )，女 ，陕西 米脂人 ，光 学博 士 ，深圳大学电子科学与技术学 院副教 授 仙4S仉4 6 3 3 3 3 3 维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯hp/vww.cuvip.com 第12期 杜戈果:铥离子(Tm3+)能级标注浅议 模型假设电子与电子之间的相互作用强,也就是电身的自旋轨道耦合作用强,电子间的耦合作用弱 子间轨道与轨道角动量的耦合作用以及电子间自旋因此假设每个电子的轨道、自旋角动量首先合成总 与自旋角动量的耦合作用强,而每个电子自身的轨角动量,然后各电子的总角动量再合成整个原子的 道与自旋角动量耦合作用弱,这时主要的耦合作用总角动量3 发生在不同电子之间.j耦合模型认为每个电子 表1铥离子能级跃迁与发射波长的对应关系 波长 能级标注取图1(a)时的能级跃迁 能级标注取图1(b)时的能级跃迁 2.3gm He H4→3H6 G4→3F4 G4→-H 表2列举的能级标注混乱的情况 文献中的能级图类型文献中解释与图不符的地方参考文献 图1(b) 4→3H4是一种自终结系统,……基态(3H6)通过基态吸收被激发到H4,……被激发到更高的激 发态 图1(b 由于该跃迁(F4→H)是一种自终结系统,而且F4寿命比H4寿命短得多 图1(b) 对147m(F4→3H)跃迁不太重视;……上能级的荧光寿命F短于下能级H4的寿命 图1(a) 低级泵浦(3H→3F4);……高级泵浦(3F4→3H) [7] 790mm(3H4→3H4)的光源抽运;一个Tm离子吸收一个光子(对应于1.064pm)从基态跃迁 图1(a) [8] 到F4能级,……到亚稳态H4,然后它与3F4能级之间实现粒子数反转 级泵浦通过基态吸收将Tm3由基态泵浦到H4能级,第二级泵浦将Tm3从能级F4泵浦 图1(b) 到H4 图1(b) 与800mm(3F4→H6)及2300m(F4→3H5)处的跃迁存在竞争 [10] 图1(a) 用790m(H→H4)光源泵浦 Tm(铥)是元素周期表中第69号元素,其原子 由同科电子合成的各状态的能量是不同的,这 的电子结构为1232p53s23p3d04s24p°4d104f3是因为角动量耦合产生的附加能量的差别引起的 535p652,在失去6s支壳层上2个电子和4f支壳层可利用洪特(Hund)定则来判断其能量大小:在同科 上1个电子后,形成3价离子,其最外层电子组态为电子组成的状态中,量子数S最大的状态具有最低 42.因为4f未填满,其上的12个电子可以处于不能量;在S相同的状态中,量子数L最大的状态具 同的运动状态,从而形成一系列的能级这12个电有最低能量;当涉及量子数J时,如果某支壳层中 子具有相同的主量子数和角量子数,处于同一支壳的电子数大于满壳层的半数,则相应多重态能量次 层,称为同科电子同科电子的角动量合成应考虑泡序为:J越大能量越小13].根据这些规则,很容易判 利原理对状态数的限制13.在nf副壳层中共有14断出铥离子基态为3H,而且,也可判断出H6<H5 种不同的状态,12个电子可各自任取其中一个状态<H4、3F4<3F3<3F2这样,我们看到铥离子能级 都是满足泡利原理的,所以对14种状态中每次取标注取图1(b)更合理一些.但是,我们也知道,除了 12种(剩下2种),通过简单分析便知共有91种不能量最低态以外,其他状态的能量顺序并不严格按 同组合方式将这91种状态按ML、Ms的值分类,照这一规则所以仅采用洪特定则还不能完全解释 则可分为7组,每组与一定的合成状态对应,得到Tm3+的能级结构 12个同科f电子的合成状态为:1、3H、lG、3F、D 文献[12]在提到能级混乱的情况时指出文献 P、S,其中H、F、P分别为三重态,又包含了3个[3]中有确定的分析将5500~6600cm-1这一能 量子数J不同的状态,即3H(3H、3H53H4)、3F(F4、级标注为3F4,~12500cm-1处能级标注为3H4,在 3F33F2)、3P(3P2、P13P0) 文献[3]第5页的能级图中,Tm3+能级按照由低到
第 12期 杜 戈果 ：铥离 子(Tm3 )能级标注浅议 27 模型 假设 电子 与 电子 之 间 的 相 互作 用 强 ，也 就 是 电 子 间轨 道与 轨道 角 动量 的耦 合作 用 以及 电子 间 自旋 与 自旋 角动量 的耦 合 作 用 强 ，而每 个 电子 自身 的轨 道与自旋角动量耦合作用弱 ，这时 主要 的耦合作用 发 生在 不 同电子 之 间 ．5—5耦 合 模 型认 为每 个 电子 自身 的 自旋 轨道 耦 合作 用 强 ，电子 间 的耦 合作 用弱 ， 因此 假设 每 个 电子 的 轨道 、自旋 角 动 量 首 先 合 成 总 角 动量 ，然 后各 电 子 的总 角 动 量 再 合 成 整 个 原 子 的 总 角动 量 [ ． 表 1 铥 离子 能 级 跃 迁 与 发 射 波 长 的 对 应 关 系 波长 能级标 注取 图 1(a)时的能级跃迁 能级标注取图 1(b)时 的能级跃迁 ～ 1．8／m 3H4— 3H6 。R一 。H6 ～ 2．3／m F4一 H5 H4—’H5 ～ 1．47“m 一 H4 。H4一 。F4 ～ 800nm F4一 。H6 。H4一 。H6 — — 655nm G4一 }{4 一 。Fd — — 480 nm G4— 3H6 G4— 3H6 表 2 列 举 的 能 级 标 注 混 乱 的情 况 文献中的能级图类型 文献中解释与图不符的地方 参考文献 F4一。H 是一种 自终结 系统 ，……基态(。H )通过基态吸收被激发到。H4，……被激发到更高 的激 图 1(b) [4] 发 态 H 图 1(b) 由于该跃迁 ( 一。H )是一种 自终结系统 ，而且。F4寿命 比。H4寿命 短得多 [5] 图 1(b) ……对 I．47 m(F4一。H4)跃迁不 太重视 ；……上能级的荧光寿命。F4短于下能级。H 的寿命 [6] 图 1(a) ……低级泵浦 (。H6一 F4)；……高级泵浦(。 一。H4) [7] … … 790nm(。H6一。H )的光源抽 运；一个 Tm离子吸收一个光子 (对应 于 1．064 m)从 基态跃迁 图 1(a) r [8] 到 F4能级 ，……到亚稳 态。 ，然后 它与。 能级之间实现粒 子数反转 第一级泵浦通过 基态吸收将 Tm 由基态泵 浦到。H4能级 ，第二级泵 浦将 Tm3 从 能级。 泵浦 图 1(b) [9] 到。H 图 1(b) 与 800nm(F4一。H6)及 2300nm(。F4一 H5)处的跃迁存在竞争 [10] 图 1(a) 用 790nm(H6一。H4)光 源泵浦 …… [11] Tm(铥 )是 元 素 周 期 表 中第 69号 元 素 ，其 原 子 的 电 子 结 构 为 1s2s2p3s3p3d04s24p4d04f3 5s5p。6s2，在 失 去 6s支 壳层 上 2个 电子 和 4f支 壳层 上 1个 电子 后 ，形成 3价离 子 ，其最 外层 电子 组 态 为 4f ．因为 4f未 填 满 ，其 上 的 12个 电 子 可 以处 于 不 同的运 动状 态 ，从 而形 成 一 系 列 的 能级 ．这 12个 电 子 具有 相 同的 主量 子 数 和 角 量 子 数 ，处 于 同一 支 壳 层 ，称 为 同科 电子 ．同科 电子 的角 动 量合 成应 考虑 泡 利 原理 对状 态 数 的限制 【 ]．在 f副壳 层 中共 有 14 种 不 同的状 态 ，12个 电子 可各 自任取 其 中 一个 状 态 都是 满足 泡 利 原 理 的 ，所 以 对 14种 状 态 中每 次 取 12种 (剩 下 2种 )，通 过 简 单 分 析 便 知 共 有 91种 不 同组 合 方式 ．将 这 91种 状 态 按 M M 的值 分 类 ， 则可分 为 7组 ，每 组 与 一 定 的 合 成 状 态 对 应 ，得 到 12个 同科 f电 子 的合 成 状 态 为 ：I、H、G、F、D、 P、S，其 中 H、F 3P分 别 为 三 重 态 ，又 包 含 了 3个 量 子数 -，不 同的状 态 ，即 H(H H5、H4)、F(F4、 F3、F2)、P(P2、P1、Pn)． 由同科 电子合 成的各状态 的能量是不 同的，这 是 因 为角 动量耦 合 产 生 的 附加 能 量 的差 别 引起 的 ． 可 利用 洪 特 (Hund)定 则 来 判 断其 能 量 大小 ：在 同科 电子组 成 的状 态 中 ，量 子数 S最 大 的状 态 具 有最 低 能量 ；在 S相 同 的状 态 中 ，量 子 数 L 最 大 的状 态 具 有最 低 能 量 ；当涉 及 量 子 数 -，时 ，如果 某 支 壳 层 中 的电子 数大 于满 壳 层 的半 数 ，则 相应 多重 态 能 量 次 序为 ： 越 大能 量越 小 【1引．根 据 这 些规 则 ，很 容 易 判 断 出铥 离 子 基 态 为 }{6．而 且 ，也 可 判 断 出 H < H < H4、F4< < F2．这 样 ，我 们 看 到 ，铥 离 子 能 级 标注取 图 1(b)更合理一些 ．但是 ，我们也知道 ，除 了 能 量最 低态 以外 ，其 他 状 态 的能 量 顺 序 并 不 严 格按 照这一 规则 ．所 以仅 采 用 洪 特 定 则 还 不 能 完 全 解 释 Tm” 的 能级 结构 ． 文献 [12]在 提 到 能 级 混 乱 的情 况 时 指 出 文 献 [3]中有 确 定 的分析 ，将 5500～6600cm 这 一 能 级 标 注 为 F4，～ 12500cm 处 能 级 标 注 为 H ．在 文 献 [3]第 5页 的 能 级 图 中 ，Tm 能 级 按 照 由 低 到 维普资讯 http://www.cqvip.com
/pcon 第26卷 高的顺序为3H6、F4、3H5、H4、3F3、…,认为以前 [J].激光与红外,1998,28(4):210-214 3F和H的标注弄反了,但没有更多的分析,因而仍[2 Gandy h w, Ginther R J, Weller J F. Stimulated emis 然有争论如文献[14]中指出遵循零自旋轨道约定第 sion of Tm' radiation in silicate glass[J], J Appl Phys 激发态被标注为H4;文献[15]中指出根据Rull 1967,38:3030-3031 [3] Reifeld R, JOrgensen CK. in: Handbook on the physics mdes规则第一激发态被标注为F4 and chemistry of rare-earths[M].eds.K.A.Gschnei 在这些能级跃迁中,看到上、下两态出现了△L dner, Jr. And L, Eyring, Amsterdam: Elsevier, 1987: =2、△J=2或△S≠0的情况,违反了电偶极跃迁选 择定则对其他稀土离子能级,也有类似情况,比如[4]蒙红云,等掺铥光纤放大器及其研究进展[J.飞通光 Nd;YAG激光器中,1.064μm谱线对应着“F32→ 电子技术,2001,1(3):167-171 4I12跃迁(△L=3,△J=4)对电偶极子而言,Tm3 [5]蒙红云,等,S-波段光纤放大器及其研究进展[J]光 电子,激光,2002,13(2):216-220 稀土离子)的光谱项是由几个4电子形成的能态,[6]戴世勋等TDA最新研究进展[门光纤与光缆及其 因为l不变,它们的宇称性是一样的,因此在4f能 应用技术,2002,3:12-17 级间的跃迁是不可能的,是严格禁戒的,这与目前原7]贾宝华,等,用于wDM系统的S一波段光纤放大器的 子物理教学内容是相符的对磁偶极子或四极子,宇 研究[J].光电子技术,2002,22(2):72-78 称性选择定则正好相反,即跃迁只能发生在宇称性相[8]杨建虎,等光纤放大器应用及研究进展[J激光与光 同的状态之间,这样4f能级间的跃迁就是磁偶极子的 电子学进展,2003,40(5):33-38 或四极子的这类跃迁虽然可能,但都很弱,和电偶极9]常军,等.S波段光纤放大器研究进展[J]山东科学 子相比差几个数量级因此在自由的三价稀土离子中, 2004,17(1):6466 对应于4能级间跃迁的线只能是一些很弱的线但是10丁双红,等,S波段掺铥光纤放大器的研究进展 当稀土离子掺杂于晶体或玻璃中,受到周围离子的作 光通信研究,2005,3:5357 用配位场可能不具有反演对称中心因此宇称禁戒被 [11]李宏伟杜戈果,等,S波段光纤放大器的研究[J]激 光与红外,2005,35(12):92392 解除甚至失效,在4f能级间产生偶极子跃迁,使选择定 [12] Guery C, Adam J L, Lucas J. Optical properties of 则发生了变化,从而改变了谱线的强度 Tm'ions in indium-based fluoride glasses [J]. Jou 到目前为止,对铥离子能级标注这两种情况,仍 nal of Luminescence, 1988, 42: 181-189 然没有定论.从文献中看到,两种标注情况都在使13]史斌星.量子物理[M]北京:清华大学出版社,1982: 用.本人也不能明确地认定哪一种是正确的.希望本 175-232 文能起到抛砖引玉的作用,把这个问题探讨清楚但14】 Myslinski P, Xing Pan, Barnard c,etal.Q- switched 论取哪一种能级标注方式,希望在同一篇文章中 thulium-doped fiber laser [J]. Optical Engineering 能级结构能前后统一,不要出现前后不符的情况 1993,3(9):20252030 [15] Allen R, Esterowitz L, Aggarwal I. An efficient 参考文献: 1.46um thulium fiber laser via a cascade process[J] IEEE J Quantum Electron, 1993, 29(2): 303-306 [1]杜戈果,刘东峰,王贤华,等,掺铥(Tm3)光纤激光器 Discussion on designation of energy levels for Tmions DU Ge-guo College of Electronic Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China) Abstract: Research on Tm+-doped lasers has attracted many interests since the Tm3*ions have plenty en- ergy levels. The author noticed that the literature is largely confused concerning the designation of energy levels for Tm*ions. The reason for this confusion is presented firstly by illustrating some examples, and then the spectral terms of equivalent electronssystem in L-S coupling are calculated for Tm tion is given that consistency of atomic states for Tm'ions should be hold Key words: thulium ion; energy level; spectral term; equivalent electrons
28 大 学 物 理 第 26卷 高的顺序为。H6、。F4、。H5、。H4、F3、……，认为 以前 F4和 H4的标 注 弄反 了 ，但没有 更 多的分 析 ，因 而仍 然有争论．如文献[14]中指出遵循零 自旋—轨道约定，第 一 激发态被标注为0Hl；文献 [15]中指出根据 Ru~sdlSaunderS规则 ，第 一激发态被标注为 Fd． 在 这些 能级 跃迁 中 ，看 到 上 、下 两 态 出现 了 △L =2、AJ：2或 AS≠0的情 况 ，违 反 了 电偶 极跃 迁 选 择定则 ．对其他稀土离子能级 ，也有类似情况 ，比如 Nd：YAG激光器 中，1．064btm 谱线 对应着 F3／7— Ill／2跃迁 (AL=3，AJ=4)．对 电偶 极 子 而 言 ，Tm3 (稀土离子 )的光谱项是 由几个 4f电子形成的能态 ， 因为 z不变 ，它 们 的 宇称 性 是 一 样 的 ，因 此 在 4f能 级间的跃迁是不可能的 ，是严格禁戒的，这与 目前原 子物理教学 内容是相符 的．对磁偶极子或四极子 ，宇 称性选 择定则 正好相 反 ，即跃迁 只能发 生在宇 称性相 同的状态之 间 ，这样 4f能级 间的跃迁就 是磁偶 极子 的 或 四极子 的．这 类跃 迁虽 然可 能 ，但 都 很弱 ，和 电偶 极 子相 比差几个数量级 ．因此在 自由的三价稀 土离子 中 ， 对应 于 4f能级间跃迁 的线只能 是一些很 弱 的线 ．但 是 当稀土离子掺杂于晶体或玻璃中，受到周围离子的作 用 ，配位场 可能不具有反 演对 称 中心 ，因此宇称禁戒 被 解除甚至失效 ，在 4f能级 间产生偶极子跃迁 ，使选择 定 则发生了变化 ，从而改变了谱线的强度 ． 到 目前为 止 ，对铥 离子 能级标 注这 两 种情 况 ，仍 然没有定论 ．从文 献 中看到 ，两种标 注情 况都在使 用 ．本 人也 不能 明确 地认 定 哪一种 是 正确 的 ，希 望本 文 能起 到抛 砖 引玉 的作 用 ，把 这个 问题 探讨 清楚 ．但 无论取哪一种能级标注方式 ，希望在同一篇文章 中 能级结构能前后统一 ，不要出现前后不符的情况 ． 参考 文献 ： [1] 杜戈果 ，刘东峰 ，王 贤华 ，等 ．掺铥 (Tm3 )光 纤激 光器 [J]．激光与红外 ，1998，28(4)：210-214． [2] GandyH W ，GintherR J，WellerJF．Stimulatedemis． sionofTm” radiationinsilicateglass[J]，JApplPhys， 1967，38：3030--3 031． [3] ReifeldR，J~frgensenCK．in：HandbookOnthephysics andchemistryofrare—earths[M]．eds．K．A．Gsehnei— dner，Jr．AndL．Eyring，Amsterdam ：Elsevier，1987： Ch．58．1__90． [4] 蒙红 云 ，等 ．掺铥光纤放大器及其研 究进展 [J]．飞通 光 电子技术 ，2001，1(3)：167_171． [5] 蒙红云 ，等 ．s一波 段光纤 放大 器及其 研 究进展 [J]．光 电子 ．激光 ，2002，13(2)：216-220． [6] 戴世勋 ，等 ．TDFA最新研究进 展 [J]．光纤 与光缆及 其 应用 技术 ，2002，3：12_-17． [7] 贾宝华 ，等 ．用 于 WDM 系统 的 s一波段 光纤放 大器 的 研究 [J]．光 电子技术 ，2002，22(2)：72-78． [8] 杨建虎 ，等 ．光纤放大器 应用 及研究进 展[J]．激 光与光 电子 学 进 展 ，2003，40(5)：33_38． [9] 常军 ，等 ．s波段 光纤放 大 器研 究进 展 [J]．山东科 学 ， 2004，17(1)：64--66． [10] 丁双红 ，等 ．s波段掺 铥 光纤 放大 器 的研究 进展 [J]． 光通信研究 ，2005，3：53_57． [11] 李 宏伟 ，杜 戈果 ，等 ．s波段 光纤放 大器 的研究 [J]．激 光与红外 ，2005，35(12)：923-925． [12] Guery C，Adam JL，LucasJ．Opticalpropertiesof Tm” ionsinindium～basedfluorideglasses[J]．Jour— nalofLuminescence，1988，42：181-189． [13] 史斌星 ．量 子物理 [M]．北京 ：清华大 学出版社 ，1982： 175--232． [14] MyslinskiP，XingPan，BarnarsC，eta1．Q—switched thulium—doped fiberlaser[J]．OpticalEngineering， 1993，3(9)：2025-2030． [15] Allen R，EsterowitzL，AggarwalI．An efficient 1．46t~m thulium fiberlaserviaacascadeprocess[J]． IEEEJQuantum Electron，1993，29(2)：303-306． Discussion on designation ofenergy levelsforTm 3+ions DU Ge—guo (CollegeofElectronicScienceandTechnology，ShenzhenUniversity，Shenzhen518060，Chitin) Abstract：Research on Tm。 一doped lasershasattracted many interestssincetheTm” ionshaveplentyan— ergy levels．Theauthornoticed thattheliteratureislargely confusedconcerningthedesignation ofenergylevels forTm3 ions． The reason forthis confusion is presented firstly by illustrating so me examples， and then the spectraltermsofequivalentelectrons’system in L —S coupling arecalculated forTm ions．Atlast．asugges— tion isgiventhatconsistencyofatom icstatesforTm” ionsshould behold． Keywords：thulium ion；energy level；spectralterm ；equivalentelectrons 维普资讯 http://www.cqvip.com