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)。     

电子俘获型薄膜材料的结构与光学性能

采用电子束沉积技术成功制务了以碱土金属硫化物为基质材料，稀土元素离子作为激活中心的输出红光的红外上转换及光存储薄膜材料ＣａＳ：Ｅｕ，Ｓｍ物相结构测试表明，基片温度和后退火晶化处理对薄膜的晶态有很大影响，在本实验的制备条件下，（２００）面的衍射蜂最强；加硫共蒸或通入少量Ｈ２Ｓ有助于改善ＣａＳ薄膜的化学计量比，光谱测试表明，薄膜材料的光学性能与粉末材料基本相同。     

含环金属铱配合物高分子材料的制备及其氧气传感性能

通过含乙烯键的三联吡啶单体与甲基丙烯甲酯单体的共聚,制备了含配体的线性共聚物（P（MMA-co-TPY））。该共聚物继续与环金属铱二氯桥中间体反应,最终制备出含环金属铱配合物的高分子材料P（MMA-co-TPYIr）。用傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征了材料的结构,并用紫外-可见光谱仪、荧光光谱仪研究了材料的光物理性能,最后研究了材料在溶液中的氧气传感性能。结果表明,环金属铱配合物已共价连接到高分子链上,固态下为纯红光发射,波长为638 nm,量子效率为0.035。该材料表现出了较好的氧气传感性能,并且在DMF中的效果最好,纯氮气和纯氧气氛围下的发光强度比为6,氧气检测限能达到0.34%。     

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。     

800nm激发下AlF3基氟化物玻璃中高掺杂Er3+的上转换光谱性质

在８００ｎｍ激光二极管激发下,研究高掺杂Ｅｒ＾３＋（摩尔比大于３％）的ＡｌＦ３基（ＡＹＦ、ＡＺＦ）玻璃的红外－可见上转换发光性质。在ＡＹＦ玻璃中,５５０ｎｍ绿光上转换最佳Ｅｒ＾３＋掺杂摩尔比为６％,而在ＡＺＦ玻璃中为１２％。随着Ｅｒ＾３＋掺杂量的增加,红光与绿光上转换发光强度比（Ｉｒ／Ｉｓ）增加。这被认为与两个Ｅｒ＾３＋离子（一个在４Ｉ０／２态、另一个在＾４Ｓ３／２）的交叉弛豫过程有关。同时由于此     

纳米SrMoO4：Yb，Er上转换发光粉的合成及其性质

以柠檬酸为络合剂，用溶胶．凝胶法制备出纳米级上转换发光粉SrMoO4：Yb，Er。XRD、TEM确定了样品SrMoO4：Yb，Er是四方晶系，其粒径约为70nm，属于多晶。实验表明：用980nm LD对其进行激发，在室温下观察到了526，548nm附近的绿光发射和652nm附近微弱的红光发射，分别对应于Er^3＋离子^2H11/2→^4I15/2，^4S3／2→^4I15/2和^4F9/2→^4I15／2的跃迁；当n（Yb）／n（Er）为7：1时，上转换发光强度最强。由激发功率与发光强度的关系得出绿光和红光发射均为双光子过程。     

掺杂Er^3＋的TiO2的发射光谱研究

用无水乙醇、冰醋酸、钛酸丁酯凝胶法制备了掺杂Er^3＋的TiO2粉末，测量了其在488m激发下的Stokes发射光谱和980nm激发下的上转换发光光谱。在可见光范围内，观察到了绿光和红光，绿光从500-570nm，对应Er^3＋的^2H11/2,^4S3／2→^4I15/2，红光从650～690m，对应Er^3＋的^4F9／2→^4I15／2的跃迁。由ln Ivis-In Iin曲线可知，绿光和红光均为双光子过程，光强正比于泵浦功率的二次方，即Iout ∝Iin。初步研究了此材料的上转换过程。     

两种新型有机染料的双光子上转换特性研究

通过对两种新型有机染料上转换材料CEASP-Ce与CEASPI的测试,研究了它们的双光子吸收、频率上转换特性.实验利用930 nm的红外激光泵浦两种染料溶液可得到 610 nm左右的上转换荧光.当提高浓度时,会得到方向性好、强度高、窄线宽的放大自发辐射（ASE）.通过对两种染料双光子光谱及上转换效率的比较,考察稀土离子对于有机物双光子上转换过程的影响.     

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%。     

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.     

低压等离子体增强化学汽相沉积法制备立方氮化碳薄膜

用低压等离子体增强化学汽相沉积法和氮化硅中间过渡层的方法，在硅片和玻璃上，制备了立方氮化碳薄膜.用光电子能谱测试了其成分和结合能，薄膜含氮量为42.96%.C1s和N1s的结合能分别为285.01和398.60eV.透射电子显微镜研究表明，制备的氮化碳属于体心立方结构，根据衍射花样，计算的晶格常量a为0.536nm，这与理论预言的结果a为0.53973nm很接近.随着沉积的时间增长，还观测到了氮化碳薄膜的菊池花样.在玻璃上沉积的氮化碳薄膜在可见光和近红外区域是透明的，在400nm处有光吸收. 关键词：