对比分析三角Pr3+中心在CsCdBr3和GdCl3晶体中的能级分裂

以Racah的群表示论和Slater的波函数理论为基础,分别建立了4f2组态离子Pr3+在三角晶体场C3v和C3h中的91×91完全能量矩阵,并对Pr3+离子掺杂在卤化物CsCdBr3和GdCl3中的Stark能级做了计算与分析. 结果显示计算值与实验值吻合很好,表明在分析由稀土离子掺杂体系的能级分裂时,完全能量矩阵方法是有效的方法. 此外,将两种具有不同点群对称的体系的能级分裂情况作了比较,结果显示六阶晶体场参量对能级分裂的影响是不能忽略的,而且CsCdBr3:Pr3+和GdCl3:Pr3+将产生不同程度的畸变.     

掺入Ni~(2+)和V~(3+)对α-Al_2O_3晶体光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了V3+∶α-Al2O3和Ni2+∶α-Al2O3晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量,研究了掺入两种互补态离子Ni2+和V3+对同种晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响,理论计算值和实验值相符.研究发现:掺杂没有改变晶体的光谱精细结构和能级分裂条数,但改变了能级间距;掺杂也没有改变晶体的对称性,但使晶体局域结构发生了一定程度的畸变;Ni2+∶α-Al2O3晶体局域结构的伸长畸变量大于V3+∶α-Al2O3晶体,键角的变化量小于V3+∶α-Al2O3晶体.     

高浓度Er~(3+)掺杂Y_3Sc_2Ga_3O_(12)晶体的吸收光谱与晶体场模型研究

采用提拉法生长出了高浓度掺铒(35 at%)钇钪镓石榴石(Er:YSGG)激光晶体.测试了该晶体在340—1700 nm波段内的吸收光谱,对其中Er3+的实验能级进行了分析指认.用Er:YSGG的102个实验Stark能级,拟合了它的自由离子参数和晶体场参数,均方根误差(拟合精度)σ为10.34 cm-1.结果表明,参数化Stark能级的拟合结果与实验光谱符合得较好.将拟合得到的Er:YSGG实验结果与文献中已报道Er:YAG的自由离子参数和晶体场参数进行了比较.指出Er:YSGG具有较强的晶体场相互作用或许是其激光效率较高的主要原因之一.     

从头计算法计算Yb3+掺杂钽酸盐的晶体场参数和能级结构

介绍了一种基于从头计算的DV-Xα方法和有效哈密顿量模型,它可以计算晶体中掺杂离子的晶体场参数和旋轨耦合参数,尤其适合计算低对称性的晶体.对于低对称性的晶体,参数的数目比能级的数目多,因此通过实验能级拟合确定所有的参数不太准确,而从头计算法可以准确地确定所有的晶体场参数和旋轨耦合参数.首先用这种模型计算了Yb3+掺杂GdTaO4晶体中的晶体场参数和旋轨耦合参数,然后给出了Yb3+在GdTaO4中的能级结构,并分析了Yb3+:GdTaO4的发射谱形成一个连续的发射带.这有利于激光的调谐和锁模激光输出,预言了Yb3+:GdTaO4有望成为新型全固态超短脉冲激光工作物质.同样用这种模型分别计算了Yb3+掺杂YTaO4和ScTaO4中的晶体场参数和旋轨耦合参数,并给出了Yb3+在YTaO4和ScTaO4中的能级结构,得到了与Yb3+:GdTaO4晶体类似的结论.     

Nd3+掺杂GdTaO4的吸收光谱分析和晶场计算

采用提拉法生长出了钕掺杂钽酸钆重闪烁单斜激光晶体(Nd³⁺:GdTaO₄). 分别测试了该晶体a向、b向和c向的吸收光谱(波段为260-2000 nm), 对其中Nd³⁺ 的实验能级进行了分析指认. 确定了Nd³⁺:GdTaO₄的102个实验Stark能级, 拟合了其自由离子参数和晶体场参数, 均方根误差(拟合精度) σ 为12.66 cm^-1. 并将拟合得到的Nd³⁺:GdTaO₄实验结果与文献中已报道的Nd³⁺:Gd_xLu_1-xTaO₄ (x=0.85)的自由离子参数和晶体场参数进行了比较. 结果表明, 参数化Stark能级的拟合结果与实验光谱符合得较好.     

Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应*

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3+∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3+∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级

由激发光谱及荧光光谱的测量,运用Tanabe-Sugano能量矩阵计算了Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级.     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3∶Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3∶Pr3+、SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明：共掺杂后,SrTiO3∶Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm, 对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3∶Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3∶Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3∶Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光效率提高.     

晶场二级效应与交换作用对PrF3晶体磁性及磁光性质的影响

研究了晶场二级效应在PrF3晶体中的作用,发现该效应可使Pr3+离子的晶场单态与其他态混合,对PrF3晶体磁化率产生明显影响.进一步研究了晶体内的交换作用有效场,其形式为Hin(1.9-0.02556T)×10-5M,在100-300 K 的温度范围内,以此计算的PrF3晶体的倒数磁化率和Verdet常数的倒数与实验值符合较好.结果表明,在PrF3晶体中,晶场二级效应与离子间的交换作用都不能忽略.     

YAG∶Cr3+ 晶体精细光谱结构研究

采用不同的晶体畸变模型，利用CDM(complete diagonalization method)方法对YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量进行了系统研究.通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析.结果表明,在三角对称下，对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况，不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构，而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感，因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的.同时结果表明，Cr3+ 离子进入YAG晶体后，产生了Δθ=1.88°的三角畸变.从而成功统一地解释了YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量和精细光谱结构.     

Perturbed Al photon echo ENDOR double resonance in Pr:YAlO3 and Eu:YAlO3

Aluminum pure quadrupole spectra measured by photon echo ENDOR double resonance (PENDOR) are reported for crystals of YAlO₃ doped with Pr³⁺ and for crystals doped with Eu³⁺. These spectra, which correspond to aluminum nuclei adjacent to a rare earth impurity, are compared to the results of a conventional NMR study of ²⁷ Al in YAlO₃.     

Si,Lu掺杂Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+荧光粉的光学性能改善

采用高温固相法合成Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺，Si⁴⁺和Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺，Si⁴⁺，Lu³⁺荧光粉。通过X射线衍射仪、电子顺磁共振光谱仪、显微拉曼光谱仪和荧光光谱仪等表征了该系列荧光粉的物相组成、微观结构和发光性质。结果表明，以β-Si₃N₄为硅源制备的荧光粉具有最佳的光学性能。加入ZnO后，荧光粉由CaTiO₃、Zn₂TiO₄和Ca₂Zn₄Ti₁₆O₃₈三相组成，其中CaTiO₃为主相。电子顺磁共振谱证实了Pr⁴⁺存在，Lu³⁺的添加使[Pr⁴⁺Ti³⁺O₃]⁺簇显著增加，电子顺磁共振谱和拉曼光谱均证实Si⁴⁺、Lu³⁺的掺杂使局部TiO₆簇对称性提高，有利于Pr³⁺发光中心的能量传递。在336 nm激发下，荧光粉展示了很强的位于612 nm的红光发射（归属于Pr³⁺的¹D₂→³H₄跃迁）及理想的红光色坐标（x=0.670，y=0.330）。Si⁴⁺和Lu³⁺的添加显著增强了370 nm激发下红光发射，Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺，3.2% Si⁴⁺荧光粉的余辉寿命最长。     

Vacuum ultraviolet spectroscopy of Pr in CaAl4O7, LaMgAl11O19 and SrLaAlO4

The vacuum ultraviolet spectroscopy of Pr³⁺ doped CaAl₄O₇, LaMgAl₁₁O₁₉ and SrLaAlO₄ is reported. It appears that whenever the aluminate host lattice is excited directly, mainly exciton and 4f²–4f² [³P₀] Pr³⁺ emission are observed. When the excitation energy is lower, Pr³⁺ ions are excited selectively and 4f5d–4f² emission dominates. These observations can be explained by assuming that energy transfer from the host lattice to the Pr³⁺ ion takes place preferentially via an intermediate exciton state with an energy too low to reach the energetic Pr³⁺ 4f5d excited states.     

K5Bi(MoO4)4-Nd3+晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K₅Bi_0.9Nd_0.1(MoO₄)₄和K₅Bi_0.97Nd_0.03(MoO₄)₄单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,Z=1.5,晶胞常数为a=6.023?,c=20.887?(Nd_0.1)。K₅Bi(Mo 关键词：     

Large energy 1341.4 nm Nd: YALO3 pulse laser

On the basis of a measured stimulated emission cross-section for the ⁴F_3/2-⁴I_13/2 transition of the Nd³⁺ ion in a YAP crystal, it is shown that the Nd:YALO₃ crystal is a useful kind of laser crystal to operate in a pulsed laser at 1341.4 nm. Output energy of 5.31 J with an overall efficiency of 1.84% at 1341.4 nm has been achieved by using a 6 mm diameter and 101 mm long A-axis YALO₃ rod with 1 at.% Nd³⁺ ion.     

Nd~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd~(3+)/Yb~(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb~(3+)离子的发光为主,但Yb~(3+)→Nd~(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd~(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递作用随Nd~(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd~(3+)离子来敏化Yb~(3+)离子时,需要考虑Nd~(3+)离子的受激辐射对Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递的抑制作用.     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.     

Conversion of VUV to UV and visible in K5Li2LnF10 containing rare-earth from cerium group (Ln=La, Ce, Pr, Nd)

The potential of single crystals K₅Li₂LnF₁₀, for applications as VUV excited phosphors has been examined. The crystals were doped with lanthanide ions (Ce³⁺–Nd³⁺) with concentrations up to 100 at%. The self-quenching of luminescence is strongly reduced in this material. Luminescence spectra in the 50,000–10,000 cm⁻¹ range and excitation spectra in the 40,000–250,000 cm⁻¹ spectral range have been recorded at room and low temperature. Intense visible emission has been observed for Nd³⁺ and Pr³⁺. For the Pr³⁺ ions strong the ¹S₀–¹I₆ transition has been recorded only for concentrated crystals. Efficient conversion of VUV excitation to UV–VIS emission was observed in crystals doped with 3 and 100 at% of cerium. In both cerium-activated crystals the lifetimes of f–d transitions were equal to 32 ns.     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...