高光强激发下Er3+/Yb3+共掺TiBa玻璃的绿光上转换发光

制备了Er3+Yb3+共掺微米级高折射率TiBa玻璃颗粒和微球,玻璃基材主要成分为TiO2BaCO3Ba(NO3)2CaCO3SiO2等,掺入1mol%Er2O3+3mol%Yb2O3.用976nm激光激发测量了它们的上转换绿光发射,发现当抽运功率大于30mW(功率密度约为1000W·cm-2)时,524nm峰的强度大于547nm峰的强度,随功率的增大,其强度差越来越大,实验判断,这是由于材料吸收抽运光而升温所致 关键词： 上转换发光 掺Er3+Yb3+玻璃 微球     

CVD两步法生长ZnO薄膜及其光致发光特性

用CVD两步法在常压下于p型Si(100)衬底上沉积出具有较好择优取向的多晶ZnO薄膜。在325nm波长的光激发下,室温下可观察到显著的紫外光发射(峰值波长381nm)。高温退火后氧空位缺陷浓度增加,出现了一个450~600nm的绿光发光带,发光峰值在510nm。作为比较,用一步法生长的ZnO薄膜结晶质量稍差。在其PL谱中不仅有峰值波长389nm的紫外发射而且还出现了一个很强的蓝光发光中心(峰值波长437nm),退火后同样产生绿光发光带。对这两种绿光发光带的发光机制进行了研究,认为前者源于VO,而后者与O_Zn有密切的关系。     

掺Eu~(3+)镉铝硅酸盐玻璃的制备及光谱性质研究

农作物的生长和收成与光合作用有密切关系,垂直照射的日光中绿光成分转化成对植物有强吸收的蓝光和红光并对其进行人工模拟光环境是十分有意义的.稀土离子掺杂到玻璃材料中具有波长转换功能.基于上述两点,该文应用高温熔制方法制备了掺Eu3+镉铝硅酸盐玻璃,测试了样品的吸收光谱、激发光谱、发射光谱,均获得了红、蓝光的强发射.存在并给出对应强吸收峰的最佳掺杂浓度.由于Cd2+的加入产生电荷迁移带红移到320nm左右.可以看出选择不同的碱金属离子可以调节玻璃蓝色光的相对发射强度.根据J-O理论,计算其光学跃迁的强度参数Ω1和Ω,可以获得材料结构的有序和对称情况.     

纳米晶ZrO2∶Er^3＋的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2∶Er3 发光粉体,所制备的粉体室温下具有Er3 离子特征荧光发射,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474nm的蓝光较强。对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同。当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强。同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分)。讨论了上转换发射的跃迁机制,976nm激发下的上转换过程是双光子过程。荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 )。     

煅烧温度对Cu掺杂ZnO纳米粉体的制备及发光性能的影响

在PVA溶液中制备ZnO∶Cu纳米粉体的前驱体,经过煅烧获得ZnO∶Cu纳米粉体,考察煅烧温度对制备过程及发光性能的影响。利用XRD、TEM分析了产物的结构和形貌,XRD分析结果表明,当煅烧温度高于500℃时,可以使PVA完全分解,制备出具有六角纤锌矿结构的ZnO∶Cu粉体。TEM结果表明,粉体呈球形,大小均匀,分散性好,平均粒径为20～25 nm。在342 nm波长光的激发下,在ZnO∶Cu的室温PL光谱中可以观察到两个中心波长位于458 nm和486 nm的较强的蓝光发射峰,经400℃煅烧处理的ZnO∶Cu纳米粉体的蓝光发射最强。煅烧后的ZnO∶Cu只有微弱的绿光发射(510～530 nm),Cu的掺杂使ZnO的绿光发射变为蓝光发射。蓝紫光的发射波长随煅烧温度的升高产生明显的红移,由300℃时的404 nm红移至600℃时的422nm,发射强度随温度升高先增大后减小。     

水热法合成稀土氟化物材料YLiF4:Er,Tm,Yb的上转换发光特性

利用水热法合成了不同掺杂浓度Er^3 ,Tm^3 和Yb^3 的YLiF4材料,研究了Er^3 ,Tm^3 和Yb^3 在材料中的光吸收,以及在980nm红外光激发下样品的上转换发光特性。实验发现,在980nm激光激发下,光功率为数10mW,材料可以发出很强的白光。测量发现,蓝光来源于Tm^3 绿光来源于Er^3 ,而红光来源于Tm^3 和Er^3 的共同作用。通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线,发现484nm蓝光发射,524和552nm绿光发射以及665nm红光发射均属于双光子过程,450nm蓝光和359nm紫外光属于三光子过程。分析发光机理属于协作敏化和声子辅助共振能量传递过程的结合。     

α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料的红绿蓝色上转换发光（英文）

利用简单的水热合成法成功制备出α-TeO2∶Ho3+,Yb3+、α-TeO2∶Tm3+,Yb3+和α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料,用980 nm的近红外光作为激发光源测定了样品的室温上转换发射光谱。结果表明:样品α-TeO2∶Ho3+,Yb3+分别发射绿光(545 nm)和红光(651 nm),分别对应于Ho3+离子的5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁。随着Yb3+的摩尔分数从5%增加到15%,样品在545 nm处的绿光强度明显变大,发光颜色由黄光向绿光转变。样品α-TeO2∶Tm3+,Yb3+在476 nm处发射出蓝光,对应于Tm3+离子的1G4→3H6能级跃迁,两个弱红光峰(651,675 nm)分别对应于Tm3+离子的1G4→3F4和3F2→3H6能级跃迁。随着Yb3+离子浓度的提高,蓝光与红光的相对强度也在显著提高。基于可调控性蓝光、绿光和红光的产生,α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料能产生不同颜色的光,包括白光。     

Tm~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制（英文）

采用高温熔融法制备了单掺Tm~(3+)和Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺碲酸盐玻璃,测试了808nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695nm红光、544nm绿光、474nm蓝光和740nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740nm红光可能是由Tm~(3+):1 D2→3 F2,3能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol%Tm2O3的样品中添加0.3mol%Ho2O3,695nm红光、740nm红光和474nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5mol%Tm2O3样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho~(3+)→Tm~(3+)反向能量传递。单掺Tm~(3+)碲酸盐玻璃中1 D2能级(发射740nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3 F2,3能级(发射695nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740nm红光的发射和1 G4能级上部分粒子的无辐射跃迁(1 G4→3 F2,3)两条途径,因此样品中695nm红光强度明显要大于740nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺碲酸盐玻璃中Tm~(3+)的1 G4能级(发射474nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm~(3+)时出现了净增加。Tm~(3+)的1 G4能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm~(3+)的3 F2,3能级上的粒子集居。所以,当Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm~(3+)碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm~(3+)时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm~(3+)之间以及Tm~(3+)与Ho~(3+)之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm~(3+)与Ho~(3+)之间的能量转换机制。     

纳米晶ZrO2:Er3+的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2:Er3 发光粉体,所制备的粉体室温下具有Er3 离子特征荧光发射,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474 nm的蓝光较强.对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同.当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强.同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分).讨论了上转换发射的跃迁机制,976 nm激发下的上转换过程是双光子过程.荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 ).     

脉冲激光沉积法在多孔铝衬底上生长的ZnO薄膜的结构与光学性质

ZnO是一种性质优良很有前途的紫外光电子器件材料,多孔铝是一种良好的模板型衬底,试图将二者结合起来以制备出一种全新的光电功能材料。制备了三种不同孔径多孔铝衬底,采用脉冲激光沉积法,在真空背景下,在多孔铝衬底上生长了氧化锌薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和光致荧光对样品进行了测试和分析。研究表明:利用不同孔径的多孔铝衬底生长的氧化锌薄膜的结构和光学性质差异很大。样品A的光致发光主要是394nm的紫外发射和498nm的蓝绿光发射;样品B的光致发光主要是417nm的紫光发射和466nm蓝光发射;样品C的光致发光主要是415nm的紫光发射和495nm的蓝绿光发射。由于薄膜是富锌的,随着在空气中氧化的进行,光谱发生变化。利用固体能带理论对光谱进行了全面的分析。     

MoS2纳微薄膜激光非线性透射的调控研究

超短飞秒脉冲激光(脉冲时间<40 fs)有独特的热效应机理, 但尚无针对其设计的光限幅保护膜. 本文采用易于产业化的离散-旋涂法制备了MoS₂纳微薄膜(厚度150–200 nm). 光限幅测试结果表明, 针对超短脉冲激光, 此纳微薄膜在低光强下增透, 高光强下减透(光限幅); 且能通过改变入射波长, 调控其光限幅阈值, 可用于聚光太阳能电池的效率增强和损伤保护.利用此方法, 对已商用的砷化镓太阳能电池进行涂膜, 发现转换效率降低<3%, 但损伤阈值提高>50%.     

电子束泵浦钙钛矿纳米晶随机激射的瞬态发光特性

为了满足瞬态光学系统对瞬时显像技术的要求,提出了一种基于钙钛矿纳米晶随机激射的瞬时发光方法.从CsPbBr3纳米晶薄膜的制备与表征出发,分析了该类有源薄膜的制备方法与手段.结合应用需要,设计了以微通道板为核心的电子束泵浦结构,并通过实验验证了CsPbBr3纳米晶薄膜在电子束泵浦下的激射效果,分析了其激射原理与物理现象.最后通过瞬时光泵浦的方法验证了CsPbBr3纳米晶薄膜的瞬时优势.该新型显像薄膜的瞬时探测系统中,不但具有较好的瞬态特性与时间分辨率,而且还可以利用电子束泵浦诱发激射来形成第二级的光放大,进而提升器件的整体探测能力.     

纳米银六角阵列在掺氧氮化硅中的局域表面等离激元共振特性仿真

通过COMSOL Multiphysics 和 Lumerical FDTD solution对不同尺寸纳米银六角阵列在非晶态掺氧氮化硅(a-SiN_x:O)介质中的局域表面等离激元共振(LSPR)特性进行仿真, 计算结果表明半径为25 nm的纳米银六角阵列形成的局域表面等离激元(LSP)与厚度为70 nm的a-SiN_x:O的蓝光发射(460 nm)的共振效果最为显著, 随着纳米银颗粒尺寸的增大其消光共振峰红移. 在460 nm波长激发下半径为25 nm的纳米银阵列在a-SiN_x:O中的极化强度和表面极化电荷的分布模拟证明了该阵列在460 nm激发下形成的LSP为偶极子极化模式, 通过对该尺寸的纳米银阵列的LSP 在a-SiN_x:O中的最强垂直辐射空间计算, 获得了银颗粒上方a-SiN_x:O的最佳厚度为30 nm, 仿真结果对硅基蓝光发射器件(450–460 nm)的设计提供了重要的理论参考.     

Optical properties of ultra-thin InN layer embedded in InGaN matrix for light emitters

We theoretically investigate the optical properties of an ultra-thin InN layer embedded in InGaN matrix for light emitters. The peak emission wavelength extends from ultraviolet (374 nm) to green (536 nm) with InN quantum well thickness increasing from 1 monolayer to 2 monolayers, while the overlap of electron-hole wave function remains at a high level (larger than 90%). Increase of In content in InGaN matrix provides a better approach to longer wavelength emission, which only reduces the spontaneous emission rate slightly compared with the case of increasing In content of the conventional InGaN quantum well. Also, the transparency carrier density derived from gain spectrum is of the same order as that in the conventional blue laser diode. Our study provides skillful design on the development of novel structure InN-based light emitting diodes as well as laser diodes.     

钛酸锶钡薄膜的室温光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3薄膜,研究了不同退火温度下样品的物相结构、薄膜的光致发光性能和光学透过率。结果表明:室温下非晶钛酸锶钡薄膜在蓝光激发下具有明显的发光现象,发光波长范围是500～650 nm,峰值在525 nm附近。延长非晶态薄膜的退火时间能够显著提高样品的发光强度,且发光强度随薄膜厚度增加而增大。晶态薄膜有微弱的发光现象。透射谱测试结果表明,钛酸锶钡薄膜在可见光范围内具有良好的光学透过率。     

Quasi-phase-matched generation of tunable blue light in a quasi-periodic structure

We present what is to our knowledge a new approach to generating tunable blue light by cascaded nonlinear frequency conversion in a single LiTaO3 crystal. Simultaneous quasi-phase matching of an optical parametric generation process and a sum-frequency mixing process is achieved by means of structuring the crystal with a quasi-periodic optical superlattice. The spectral (wavelength tuning and bandwidth) and power characteristics of the blue-light generation are studied with a fixed-wavelength 532-nm picosecond laser and a wavelength-tunable nanosecond optical parametric oscillator (OPO) as the pump sources. By tuning the OPO wavelength, we could tune the blue output over approximately 20 nm. Temperature tuning of the blue output at a fixed pump wavelength of 532 nm was limited to approximately 1.5 nm. A maximum blue power of 15 microW was generated at a pump power of 0.5 mW, corresponding to an efficiency of 3%.     

Hydrothermal synthesis and optical properties of full-color-emission ZnS:Cu, Al nanocrystals

ZnS:Cu, Al nanocrystals were synthesized by a hydrothermal method at 200 degrees C and their optical properties were studied. The analysis of XRD and TEM show that the spherical-like nanocrystals had a grain size of approximately 15 nm and were well dispersed, with a zinc blende structure. The energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and atomic absorption spectrometry were applied to the analysis of S, Zn and Cu content in the sample. The results proved that a large number of zinc vacancies exist and Cu is incorporated into the sample lattice. The photoluminescence (PL) spectra were investigated. The PL mechanism is discussed. The excitation spectrum is broad. Under 337 nm excitation the sample emits bright green light. Under 370-410 nm excitation the sample emits white light. The broad emission spectra are almost coincident with any excitation wavelength of between 370 and 410 nm making them attractive as conversion phosphors for LED applications and full-color fluorescence display devices. The emitted white light under 375 nm excitation was found to be the result of blue, green, and orange emission bands. For Cu/Zn, Cu/Al and S/Zn molar ratios of 3 x 10(-4), 2 and 3, respectively, the near blue white light can be observed with the naked eye in daylight.     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

退火对ZnS/PS复合体系光致发光特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)技术以多孔硅(PS)为衬底生长了ZnS薄膜,分别测量了ZnS、PS以及ZnS/PS复合体系在室温下的光致发光(PL)光谱。结果发现,ZnS/PS复合体系的PL光谱中PS的发光峰位相对于新制备的PS有所蓝移。把该ZnS/PS样品分成三块,在真空400℃分别退火10,20,30 min,研究不同退火时间对ZnS/PS复合体系光致发光特性的影响。发现退火后样品的PL光谱中都出现了一个新的绿色发光带,归结为ZnS的缺陷中心发光。随着退火时间的延长,PS的发光强度逐渐降低且峰位红移。把ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,整个ZnS/PS复合体系在可见光区450~700 nm形成一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射。     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...