Strong cooperative upconversion luminescence of ytterbium doped oxyfluoride nanophase vitroceramics

The strong 479.1 nm blue cooperative upconversion luminescence of ytterbium Yb³⁺ ion doped oxyfluoride nanophase vitroceramics (Yb:FOV) is studied in this article. It is found that the 479.1 nm blue cooperative upconversion luminescence strength of Yb(5):FOV is 230 times greater than that of fluoride glass Yb(3):ZBLAN. The large enhancement on cooperative upconversion blue luminescence of this article results from the comprehensive improvement on the aspects of better coupled chance of the Yb³⁺-Yb³⁺ cluster, less cross-relaxation, better concentration contribution of Yb³⁺ activator, non-saturation, and better upconversion luminescence efficiency.     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

970 nm抽运下Tm3+/Yb3+共掺氧氟玻璃的频率上转换发光

稀土离子掺杂的氧氟玻璃是一种新型上转换发光材料。制备了Tm^3／Yb^3＋单掺、共掺的摩尔分数为n（SiO2）-0．30,n（PbF2）-0．50,n=（Al2O3）=0．15,n（AlF3）=（0．049-x）,n（TmF3）=y,n（YbF3）=x（x=0,0．001,0．010,0．015,0．020,y=0,0．001）系统氧氟玻璃,研究了其上转换发光特性、分析了其上转换发光机理。研究发现,在970nm抽运光源激发下,Tm^3＋单掺时没有可见光上转换发射;而加入Yb^3＋后产生了强的蓝光（452nm,476nm）、红光（647nm）及近红外光（791nm）发射,分别对应如下辐射跃迁：^1D2→^3F4、^1G4→^3H6、^1G4→^3F4和^3H4→^3H6;且随着Yb^3＋离子浓度的增加上转换发光增强。在970nm光源抽运下用Yb^3＋敏化Tm^3＋可以显著提高其上转换发光强度,且随着Yb^3＋离子浓度的增加,增强了对抽运光源的吸收并提高了Yb^3＋到T^3＋”的能量转移几率,从而增强了上转换发光强度。     

掺Yb3+双包层光纤激光器实验中的荧光分析

在研究掺Yb3+光纤激光器的实验中,发现伴生有可见区的荧光,用光谱仪测量发现该可见区荧光的波长分别为639.4 nm,520.7 nm,487 nm和474.8 nm,通过对比分析掺Yb3+光纤中杂质的能级结构,发现伴生的红、绿、蓝荧光由Yb3+与Pr3+合作产生,其荧光过程是由于Yb3+离子的能量转移给Pr3+,由Pr3+受激辐射产生的红、绿、蓝荧光.实验结果表明:掺Yb3+双包层光纤吸收泵浦光后产生的荧光是上转换的,这会导致光纤激光器激光能量转换效率的降低.     

温度对稀土离子掺杂ZBLAN玻璃上转换发光的影响

研究了Er3+,Pr3+和Yb3+共掺杂ZBLAN玻璃在960nm激光泵浦下的上转换发光的温度特性.温度变化范围为室温到300℃.结果表明Pr3+离子的发光强度随温度的增加,先增加;达到极大后,随温度的增加下降.Er3+发光强度随温度增加单调下降.     

基于ZBLANⅩⅣPr,Yb频率上转换发光的三维立体显示

本文对利用ZBLANⅩⅣPr,Yb频率上转换发光的三维立体显示做了研究,探讨了其中的一些物理问题.在实验中,我们利用Yb³⁺离子敏化的方法提高Pr³⁺的上转换发光效率;通过降低能引起单频上转换发光的激光强度来提高寻址点和非寻址点在显示过程中的对比度.     

Pb~(2+)掺杂导致的CaF_2中Yb~(3+)离子三聚体合作发光猝灭

利用978 nm近红外光激发样品Ca F2∶Pb2+,Yb3+,在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0"1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明:在这个材料体系中,Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高,Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏,导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏,从而引起合作荧光猝灭,并对在Ca F2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。     

Blue Upconversion Luminescence from Yb~(3 )-doped Oxyfluoride Vitroceramics Excited by 960nm Laser

Ｔｈｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｔｏｐｉｃｓ[1～ 8] .ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｂｌｕｅｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆＹｂ3 ｄｏｐｅｄｏｘｙｆｌｕｏｒｉｄｅｖｉｔｒｏｃｅｒａｍｉｃｓＹｂ( 5)∶ＦＯＶａｎｄＹｂ( 0 .5)∶ＦＯＶｗｈｅｎｅｘｃｉｔｅｄｂｙ 96 0ｎｍｄｉｏｄｅｌａｓｅｒ .Ａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｕｐ -ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｒａｄｉａｔｉｏｎｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｗ…     

LaF3:Yb3+/Tm3+纳米棒的制备与上转换发光

在乙醇-油酸混合体系中,以溶剂热方法成功制备了Yb3+/Tm3+离子双掺杂的LaF3发光纳米棒。XRD表征结果表明所合成的材料为LaF3:Yb3+/Tm3+(JCPDS卡号:72-1435),SEM扫描结果表明LaF3纳米棒的尺寸大约为0.1μm,室温下以980nm红外半导体激光器激发,纳米晶在可见光区(700nm)和近红外区(804nm)有较强上转换发光。通过发光机理的讨论,本文中纳米晶强的近红外和红色上转换发光分别是双光子及三光子反斯托克斯(Anti-stokes)发光。     

2017年10期电子期刊

为了增强β-NaGdF₄：Yb³⁺,Tm³⁺纳米晶的上转换发光,克服外延增长钝化壳增大尺寸的不足,利用阳离子交换法制备核壳纳米结构,研究了样品在980 nm激发下的上转换发光性质。首先,利用高温热分解法制备了直径为10 nm的β-NaGdF₄：Yb³⁺,Tm³⁺纳米晶;然后,将制备的纳米晶与Gd³⁺在油酸-十八烯混合溶液中在300℃进行交换反应。实验结果表明,随着表面Yb³⁺和Tm³⁺被Gd³⁺取代,钝化壳的形成抑制了内部Yb³⁺的表面去激发过程,增强了内部Yb³⁺（²F₅）→ Tm³⁺（³H₅,³F_2,3）的能量传递,上转换发光逐渐增强。交换30 min后,Tm³⁺的³H₄ →³H₆近红外发光增强达到最大,为对照样品的6.5倍,而尺寸基本保持不变。在生物成像方面,上转换纳米晶的尺寸必须与生物分子相匹配,同时发光强度要高,阳离子交换法既能增强近红外发光,又能保持原来小的尺寸,在生物成像领域具有很好的应用前景。     

Er3+/Yb3+共掺杂氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光

研究了Er^3 ／Yb^3 共掺氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱。分析了氧氟硅酸盐玻璃中Yb”敏化Er^3 的上转换发光机理。结果表明：通过975nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到蓝光(408nm)、绿光(529nm和545nm)和红光(667nm),分别是由于Er^3 离子。H9/2→^4I15/2,H11/2→^4I15/2,H3/2→^4I15/2和H9/2→^4I15/2跃迁。随Yb2O3浓度的增加。Yb^3 对Er^3 的能量转移增强,因此蓝光、绿光和红光的发光强度都增强,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程。拉曼光谱发现,对Er^3 离子在氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光。玻璃结构中的PbF2起到重要作用。     

Sensitized thulium ultraviolet upconversion luminescence in Tm3+/Yb3+/Nd3+ triply doped nanoglass ceramics

Intense four- and five-photon ultraviolet upconversion processes through sensitization of Tm3+ ions in transparent SiO2-Al2O3-NaF-YF3 glass ceramics triply doped with Tm3+/Yb3+/Nd3+ under 796 nm excitation were investigated. Judd-Ofelt analyses evidenced the incorporation of rare-earth ions into the precipitated beta-YF3 nanocrystals. In contrast with the triply doped one, no ultraviolet upconversion luminescence was observed in the Tm3+/Nd3+ codoped glass ceramic, indicating that Yb3+ acts as bridging ions to enhance the energy transfer efficiency between Nd3+ and Tm3+. Based on the pumping power dependence of luminescence, upconversion mechanisms were proposed.     

Tm^3＋和Yb^3＋共掺五磷酸盐非晶中的间接敏化上转换

本文报道在约７９８ｎｍ的半导体激光泵浦下，Ｔｍ＾３＋，Ｙｂ＾３＋共渗五磷酸盐非晶的蓝光发射。激光被样品吸收而直接激发Ｔｍ＾２＋离子至＾３Ｆ４能级。从Ｔｍ＾３＋向Ｙｂ＾３＋的能量传递，接着从Ｙｂ＾３＋向Ｔｍ＾３＋的能量传递把Ｔｍ＾３＋离子激发至＾１Ｇ４能级。分析表明，声子在上转换过程中起了很大作用。     

氟氧化物氟化物五磷酸盐玻璃中Er3+的直接上转换增敏发光的比较

本文研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃 (ErYb:FOG)、氟化物ZBLAN玻璃和五磷酸盐非晶在 966nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。发现有丰富的上转换发光现象 ,这是由于样品中Yb3 的浓度很高 ,Er3 Yb3 ,Yb3 Yb3 离子之间的相互作用和能量传递作用都很强造成的。研究发现ErYb :FOG玻璃的直接上转换增敏发光比磷酸盐大 1 0 0～ 1 0 0 0 0 0倍 ;而很有趣的结果在于氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光与ZBLAN玻璃接近 ;这对于提高频率上转换的综合性能是很有意义的。     

基于NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料的色彩设计

采用共沉淀法制备β-NaYF4:Yb3+,Er3+。X射线衍射图谱结果表明退火有利于β相生长。样品在970nm处有一强烈吸收峰,利用980nm激光激发样品,实现红、绿、蓝三色上转换发光;其中蓝光相对较弱,红、绿光的发射峰分别为521,539,659nm。速率方程表明红、绿发射对应跃迁均是双光子过程,实验结果与理论分析相符。此外,对红、绿发射带面积比的研究表明激发功率和Yb3+掺杂量影响发光颜色;进而可实现简便的色彩设计。     

Pr,Yb:ZBLAN上转换发光过程中的能量传递

详细地研究了Ｐｒ３＋，Ｙｂ３＋ＺＢＬＡＮ玻璃中Ｐｒ３＋和Ｙｂ３＋离子之间的能量传递过程、及能量传递对上转换发光的影响。实验结果表明，在９６０ｎｍ激光泵浦下Ｙｂ３＋通过Ｙｂ３＋—Ｐｒ３＋之间的交叉弛豫向Ｐｒ３＋传递能量。具体的能量传递形式有三种。Ｙｂ３＋作为敏化剂可提高Ｐｒ３＋的上转换发光强度。从Ｐｒ３＋向Ｙｂ３＋的反向能量传递过程也是存在的，具体的过程和Ｐｒ３＋向Ｙｂ３＋传递的相反。Ｐｒ３＋—Ｙｂ３＋的能量传递导致Ｐｒ３＋发光的淬灭，使Ｐｒ３＋上转换发光随着Ｙｂ３＋浓度增加出现饱和。和３Ｐ０能级相比较，Ｙｂ３＋对Ｐｒ３＋离子的１Ｄ２能级发光的淬灭作用更强     

(Er3+,Yb3+)共掺ZBLAN玻璃的一种新颖的类雪崩上转换发光现象

研究了Er3 vZBLAN 和(Yb3 , Er3 )vZBLAN玻璃在966 nm 半导体激光激发下的上转换发光现象, 发现在(Yb3 , Er3 )vZBLAN 玻璃样品上存在由Er3 离子间交叉弛豫导致的上转换发光随激光功率二次攀升的类雪崩上转换发光现象; 并且由稳态速率方程的数值计算得出与实验测量相吻合的结果: 当Er3 离子间的交叉弛豫P很小时, 上转换发光是随抽运激光功率的增强而逐渐趋向饱和的; 当P 较大时, (Yb3 , Er3 vZBLAN 玻璃由于Yb3 和Er3 离子间的交叉能量传递速率很大, 致使Er3 离子的上转换激发速率R很大, 造成上转换发光在达到饱和之前出现一个陡升, 这就是实验观察到的由类雪崩效应导致的上转换发光随激光功率二次攀升的现象。     

Ho(0.5)Yb(5)氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光

本文研究了HoYb共掺氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光现象。发现了位于 (5 4 4 5nm ,1836 5cm- 1 )和 (6 5 8 5nm ,15 186cm- 1 )的两条很强的上转换发光 ,它们是 5S2 → 5I8和5F5→ 5I8的荧光跃迁。还有其他的一些上转换发光5F3→ 5I8,5S2 → 5I7和5I4 → 5I8的跃迁。还发现存在一种特征的饱和现象 ,即所有上转换发光随激光功率变化的F P双对数关系曲线都是一条相当好的直线 ,其斜率会随着光斑的增大而增大 ,由分析得知这是由能量扩能散造成的。     

溶胶凝胶燃烧合成法制备Y_2O_3∶RE(RE=Er或Er/Yb)上转换发光材料

采用溶胶凝胶燃烧合成法制备了稀土掺杂Y2O3粉体,考察了煅烧温度、Er3+浓度和Yb3+浓度对粉体发光性能的影响。研究结果表明,在800℃的温度下可以得到结晶良好的单相Y2O3粉体;随着煅烧温度的升高,样品结晶度越高,其上转换发光强度变强;在900℃的煅烧温度下,样品的粒径大约为lμm左右,颗粒尺寸分布较均匀;当Er3+掺杂浓度达到1mol%时,绿光发射强度达到最大值,而对于红光发射,其发射强度的最大值出现在4mol%的掺杂浓度;当Yb3+与Er3+掺杂比例达到4:1时,绿光发射强度达到最大值,而红光发射强度随着Yb3+浓度的增加一直增强。     

Gd~(3+)掺杂浓度对NaErF_4∶Yb纳米晶上转换荧光性能的影响

采用温和的溶剂热法制备较强红光发射的NaErF4∶Yb,Gd上转换纳米晶,控制Gd~(3+)的掺杂浓度实现了晶相和尺寸可控以及上转换荧光的增强。X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜图像(TEM)和上转换发射光谱结果分析表明,Gd~(3+)掺杂可以有效地促进NaErF_4纳米晶的晶相由立方相向六角相转变,并且减小纳米粒子的尺寸。随着Gd~(3+)掺杂浓度的上升,上转换荧光强度明显增大。当Gd~(3+)摩尔分数为25%时,样品的上转换荧光强度达到最大。同时,研究了在980 nm近红外激光激发下,Yb~(3+)与Er~(3+)间有效的能量传递以及上转换发光机制。