一种发红光的电子陷获型红外上转换材料的制备

本文研制的电子陷获（ＥＴ）型红外上转换材料是在改进传统工艺的基础上，使用硫化助熔法，在石英反应管中，基质合成和掺杂一次完成，具有工艺简单、生长周期短、重复性好的优点。由于反应在密闭系统中完成，安全可靠，对实验室环境保护好，用这种方法制备出的红外上转换材料，在室温下用紫外光或可见光激励后，用红外激发时发红光，并测得了其激发光谱（红外）和发射光谱（红光）。     

Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂玻璃陶瓷50SiO_2-50PbF_2的上转换及中红外发光特性

玻璃陶瓷又称为纳米微晶玻璃,是玻璃基质中包含约10nm的纳米微晶。在稀土掺杂的玻璃陶瓷中,稀土主要掺杂在氟化物纳米晶中。这种材料在发光应用中具有氟化物和氧化物的优点,是上转换发光和中红外发光效率高的基质材料。研究Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷(50SiO2-50PbF2-1.0YbF3-0.5HoF3)的上转换和中红外发光性质。玻璃陶瓷吸收光谱的半高宽比玻璃前驱物更窄,而且长波吸收峰的Stark劈裂更加明显,表明稀土离子掺杂在晶体中。通过吸收光谱计算了J-O参数,Ω2值(0.17×10-20 cm2)比氟化物玻璃ZBLA(2.28×10-20 cm2)的低很多。在980nm激光激发下,Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷有很强的绿光上转换荧光和蓝光、红光上转换荧光。与玻璃相比,绿光和蓝光光强增强明显,而红光基本不变。玻璃陶瓷中的Ho离子掺杂在声子能量低的PbF2晶体中,低的声子能量使发光能级的无辐射弛豫率降低,从而增加了绿光和蓝光的上转换效率。低的无辐射弛豫率同时也降低了红光上转换中间能级(5 I7)的粒子数布居,因此红光上转换没有增强。在980nm激光激发下Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷有很强的2.9μm中红外荧光,而在玻璃前驱物中观察不到中红外荧光。     

用硫化助熔剂法合成红外上转换材料的研究

本文采用一种优化的硫化助熔剂方法合成了红外上转换材料,这种材料能够在室温下将红外光转换成可见光。这种新工艺在反应效率、生产成本、环境保护、工艺难度等方面均优于传统的热熔工艺。文章给出了红外上转换材料的激励光谱和发射光谱。     

双脉冲注入式LD模块的红外能级寿命可见区测试系统

Er3+的4I_13/2能级寿命的长短对评估Er3+掺杂材料在光通讯波段的应用十分重要。基于980 nm双脉冲注入式LD激发下的Er3+激发态吸收上转换发光,测量在不同双脉冲时间间隔下的上转换红光发光强度,再根据上转换红光的发光强度随双脉冲时间间隔的变化关系,推导出了Er3+红外4I_13/2能级寿命的拟合公式,实现了红外能级寿命的可见区测量。因此,结合兼具时间间隔可调和同步脉冲取样的双脉冲注入式LD模块和光电倍增管(R2658),就可以实现所有Er3+红外能级寿命的测量,这是一种十分经济的微秒量级荧光寿命测试系统。     

方波激发下Er~(3+)上转换红光激发机理的研究

用方波电源驱动808 nm激光二极管(LD)激发Er3+掺杂的亚碲酸盐氟氧化物玻璃,测量4F9/2能级上转换发光的上升和衰减,根据上升的时间常数确定中间能级的寿命,从而确定4F9/2能级粒子数积累的过程。通过建立速率方程模型分析4F9/2能级的上升和衰减特性与中间能级的关系,确定808 nm LD激发下上转换红光的激发机理,同时提供了一种通过上转换发光,用光电倍增管测量红外能级寿命的方法。     

纳米晶ZrO2:Er3+-Yb3+的制备及其室温上转换发射

用化学共沉淀法制备了ZrO2:Er3+-Yb3+纳米晶粉体,所制备的纳米晶粉体具有较强的室温上转换发射和红外发射.研究了样品的晶体结构和上转换发光性质随着Yb3+掺杂浓度和煅烧温度的变化关系.通过X射线衍射谱分析发现,经800 ℃煅烧2 h后得到的ZrO2:Er3+-Yb3+纳米晶是四方相和单斜相的混合结构,经950 ℃煅烧2 h后得到的样品以单斜相为主,随着Yb3+浓度的增加四方相增多.对800 ℃煅烧下Er3+, Yb3+共掺的样品,随着Yb3+浓度的增加,绿光和红光上转换发射强度都增大,但是红光上转换发射谱发射强度的增长幅度明显要强于绿光上转换发射谱发射强度的增长幅度.对样品上转换发射谱的分析发现,上转换红光、绿光的发射都是双光子过程.     

存储型上转换发光材料CaS:Eu,Sm的发光机理研究

采用低温燃烧合成(LCS)法制备了存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm,并对其上转换发光机理进行了研究。研究表明:样品的激发光谱位于200~600nm之间,紫外或可见光均可有效地激发该材料来完成充能过程,且可见光激发占优势;样品的红外响应光谱范围为800~1600nm,由辅助激活离子Sm所形成的劈裂的深陷阱能级是该材料具有宽频谱红外转换特性的根本原因;样品的热释光谱高温峰值位于351.02℃,计算得到的陷阱能级深度为0.82eV,深度适中,利于激发能的储存和上转换发光的产生。     

存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm的发光机理研究

采用低温燃烧合成(LCS)法制备了存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm,并对其上转换发光机理进行了研究.研究表明:样品的激发光谱位于200～600nm之间,紫外或可见光均可有效地激发该材料来完成充能过程,且可见光激发占优势;样品的红外响应光谱范围为800～1600nm,由辅助激活离子Sm所形成的劈裂的深陷阱能级是该材料具有宽频谱红外转换特性的根本原因;样品的热释光谱高温峰值位于351.02℃,计算得到的陷阱能级深度为0.82eV,深度适中,利于激发能的储存和上转换发光的产生.     

掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的上转换发光性能研究

研究了掺铒氟(卤)磷碲酸盐玻璃的吸收光谱和上转换荧光光谱，探讨了Er³⁺在 氟(卤)磷碲酸盐玻璃中的上转换发光机理.在975nm激光二极管抽运下产生强烈的上转换红光 及绿光，且红光的发光强度要远远大于绿光.以PbCl₂取代PbF₂后， 红光的发光强度下降，而绿光却没有明显变化；以ZnCl₂取代ZnF₂ 达5mol%时，红光和绿光的发光强度均明显增大. 关键词： 氟(卤)磷碲酸盐玻璃 上转换发光 3+离子')" href="#">Er³⁺离子     

Er~(3+),Yb~(3+)共掺杂Y_2O_3纳米晶体粉末中1.5μm近红外发光增强现象的研究

用燃烧法制备了平均粒径为10和40nm的(Y0.96Er0.02Yb0.02)O3纳米晶体样品,并通过1200℃高温退火获得了同样组分的体材料样品。利用X射线衍射谱(XRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR),透射电镜(TEM)和透射电镜(SEM)照片对样品的晶体结构和形貌进行了表征。测量了不同样品980nm激发下的上转换发射光谱和近红外发射光谱。对实验结果的分析发现,随着粒径的减小,样品发射光谱中红光和近红外发射的成分增加。产生这一现象的原因是由于纳米材料具有比表面积大的特点,能够吸附更多的OH-(振动能量3200～3800cm-1),OH-数量的增加使电子从Er3+的4I11/2→4I13/2能级(能量差3600cm-1)的无辐射弛豫速率增大,这一无辐射弛豫过程减少了4I11/2上的电子布居数,使绿光发射减弱;同时增加了4I13/2上的电子布居数,使红光和近红外发射增强。40nm样品的1.5μm发射主峰强度是体材料的1.6倍,这一结果对纳米发光材料的实际应用是很有意义的。     

红外光学材料透过率温度特性测量方法

提出了一种变温条件下红外光学材料透过率测量评价方法。研究内容包括使用准直反射镜将红外光源变为平行光,通过斩波器变为脉冲光,再经滤光片选择波长;使用平面反射镜组与精密温控炉来获得变温条件下的双光路:测试光路与参考光路。使用前置放大电路和锁相放大器对红外微弱信号进行检测,根据两个光路的测量电压计算样品的透过率及透过率温度系数。计算机实现自动控制、采集与相关运算。该方法解决了变温条件下红外光学材料透过率测量中的实际应用问题,使光学材料参数检测从常规检测扩展到高温等极端条件,更接近于材料的实际使用条件,蓝宝石材料在波长5195 nm处,透过率高于10%,温度从室温到700℃的范围内,重复性优于0.2%。     

CaS:Eu,Sm及其在农用转光膜上的应用原理

利用稀土直接掺杂工艺合成了一种“常光充能”型电子陷获材料CaS:Eu,Sm,它不仅具有CaS:Eu无机发光材料的荧光光谱特性,而且具有红外升频转换特性,可将0.8～1.6μm的红外光直接转换为～672nm的红光、量子效率高达76%,是一种优于CaS:Eu的光转换农膜添加剂.而共掺Eu²⁺、Sm³⁺和Cu⁺的CaS荧光粉有望成为一种性能优于光转换农膜添加剂CaS:Eu²⁺,Cu⁺、可人工模拟叶绿素吸收光谱的新型农用转光膜材料.     

Linear up-conversion of orbital angular momentum

We experimentally demonstrated that infrared light imprinted with orbital angular momentum (OAM) was linearly converted into visible light using four-wave mixing (FWM) via a ladder-type configuration in Rb85 atoms. Simultaneously, we theoretically simulated this linear conversion process, and the theoretical analysis was in reasonable agreement with the experimental results. A large single-photon detuning process was used to reduce the absorption of the atoms to the up-converted light and to avoid pattern formation in the FWM process. The multi-mode image linear conversion process is important for applications including image communications, astrophysics, and quantum information.     

Efficient blue light generation by frequency doubling of a broad-area diode laser in a compact external cavity

An antireflection-coated broad-area laser diode is frequency stabilized in a compact unstable external cavity that was designed off-axis for transversal mode selection. The external cavity laser yielded up to 1 W near-diffraction-limited and tunable light centered around a wavelength of 970 nm. This light was frequency doubled by the use of periodically poled magnesium doped lithium niobate in a single-pass setup. With a 4-cm-long bulk crystal 57.5 mW of blue light could be generated out of 850 mW of infrared light resulting in a conversion efficiency of 6.7%. By using a 1.2-cm waveguide crystal it was possible to couple up to 64% of the infrared light into a 3.5 μm×5 μm channel and 142 mW of blue light at 488 nm could be obtained. An internal conversion efficiency of 44.1% and a wall-plug efficiency of 5.9% were achieved. Furthermore, the blue light was tunable over more than 5 nm. PACS 42.55.-f; 42.55.Px; 42.60.Da     

Infrared holographic recording in lithium tantalate crystals by means of the pyroelectric effect

Infrared holographic recording in a two-step process is demonstrated in stoichiometric iron-doped lithium tantalate crystals. Through absorption of two intersecting infrared pulses (A = 1064 nm) a temperature grating and thus a modulated pyroelectric field build up. Free electrons, excited by homogeneous light of a shorter wavelength (lambda = 532 nm) drift in this field, and a phase hologram is stored that can be read nondestructively. The change in refractive index depends mainly on the absorption coefficient at the wavelength of the recording light and on the intensity of the infrared light. The proposed method may be extended to telecommunication wavelengths by choice of suitable dopants.     

单壁碳纳米管膜及其三聚氰胺甲醛树脂复合材料的光电特性

单壁碳纳米管能够强烈吸收光线,尤其是在近红外区域,并能将光能转换成热能.同时,单壁碳纳米管还具有相当大的将热能转换成电能的能力.通过真空过滤方法,将由化学气相沉积生成的单壁碳纳米管阵列制备成单壁碳纳米管膜.根据研究的需要设计了一个简单的单壁碳纳米管膜光伏性质测试实验装置,并在其两端成功地实现了由红外光转换为电压输出.通过功能化步骤,制备了单壁碳纳米管/三聚氰胺甲醛树脂复合材料膜,实验结果表明该复合材料能产生符号相反的输出电压.这预示着单壁碳纳米管及其三聚氰胺甲醛树脂复合材料在光电领域具有良好的应用前景.     

红外探测器模拟器中多通道数模转换输出不一致性校正

针对多通道数模转换电路输出不一致性问题,将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中,提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据,获得不一致性校正因子,并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320×256中波红外制冷探测器的输出信号,获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15,校正后为5,相对改善了约66.7%。     

基于OptiCentric中心偏测量仪的红外光学镜组装调方法

在红外光学镜组装调过程中会产生光学中心偏,且红外材料对可见光不透明,不能使用传统的可见光装调模式,从而成为红外镜组装调的难点。论文提出了基于德国TRIOPTIC 公司的OptiCentric双光路中心偏测量仪的装调方案,详细介绍了无镜座定中法与镜座法以及非球面的装调方法,并对无镜座定中法与镜座法的优缺点进行分析;论文还指出使用OptiCentric中心偏测量仪在非球面定中时存在一定的局限性;最后使用光学传递函数测试仪对无镜座法和镜座法装调的镜头进行了测试。测试结果表明:使用中心偏测量仪装调的镜头能够满足技术指标要求。     

CaS∶Eu,Sm及其在农用转光膜上的应用原理

利用稀土直接掺杂工艺合成了一种“常光充能”型电子陷获材料CaS∶Eu,Sm,它不仅具有CaS∶Eu无机发光材料的荧光光谱特性,而且具有红外升频转换特性,可将0.8～ 1.6μm的红外光直接转换为～672nm的红光、量子效率高达76%,是一种优于CaS∶Eu的光转换农膜添加剂.而共掺Eu2＋、Sm3＋和Cu＋的CaS荧光粉有望成为一种性能优于光转换农膜添加剂CaS∶Eu2＋,Cu＋、可人工模拟叶绿素吸收光谱的新型农用转光膜材料.