Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末上转换发光特性

采用高温固相法,以50Nb_2O_5-40Y2O_3-2Nd2O_3-8Yb_2O_3的量比在1 300℃下制备Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_(rms)=1.618×10-7。计算了Nd~(3+)能级4F3/2→4IJ'(J'=15/2,13/2,11/2,9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%),对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长,为1.435 2 ms,适合作为上转换中间能级。在980 nm半导体激光器激发下,观测到波长为487,541,662 nm上转换发光,分别对应于Nd~(3+)的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2和4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合,得到吸收光子数目依次为2.06,1.99,2.15,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。     

Pr(0.5):ZBLAN的双频激发上转换发光的研究

报道了Pr(0.5):ZBLAN玻璃在双频双光束光源激发下的激发态上转换现象.发现上转换发射谱的荧光与常规荧光发射谱的荧光一致，还发现双频激发下的上转换激发谱有3个明显的谱峰，它们依此对应于788.5nm 1G4→3P2,850.5nm 1G4→1I6和805.0nm 3H6→1D2的激发态吸收跃迁，而大的850.5nm上转换激发谱峰是由大的1G4(Pr3+ )→1I6(Pr3+)跃迁的振子强度f=23.04×10-6所致.这说明起源于1G4能级的激发态吸收上转换尤其1G4(Pr3+)→1I6(Pr3+)     

自受激拉曼晶体Nd3+:SrMoO4的光谱性质研究

通过拉曼散射光谱,吸收光谱,荧光发射寿命和808 nm LD激发下的红外荧光光谱的实验测量,系统研究了Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼光谱性质.分析指认了拉曼散射光谱中各拉曼峰所对应的晶格振动模式,得出了其SRS活性最强的声子频率约为898 cm-1,对应于(MoO24-)离子团的完全对称光学伸缩振动Ag模;通过J-O理论对晶体的吸收谱进行了全面的光谱参数计算,得出4F3/2→I11/2跃迁的积分发射截面达O.57×10-18cm2,自发辐射概率为141.06s-1;同时,实验测得该跃迁的荧光发射寿命约为O.2 ms.最后,结合808 nm LD激发下的红外波段荧光光谱,论证了SrMoO4晶体中Nd3+离子1068 nm发射通过拉曼频移获得1180 nm一级斯托克斯激光发射的可能性,为Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼激光器研究提供了理论依据.     

掺钕BGO单晶的光谱研究

本文详细分析研究了掺钕BGO单晶的光谱特性.测量了Nd(3+)离子在BGO单晶中的吸收谱、荧光谱(4F3/2→4I9/2、11/2、13/2)及荧光寿命,并研究了荧光谱的温度效应.计算了跃迁几率、发射截面、分支比和Ω2、4、6等光谱参数,和YAG:Nd3+作了比较.     

掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析

掺钕钆镓石榴石(Nd3+: Gd3 Ga5 O12,简称Nd : GGG)激光晶体是固体热容激光器的首选工作物质.采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,测试了晶体的吸收及荧光光谱,并利用J-O理论计算了晶体的吸收及发射截面、强度参数、辐射跃迁概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参数.吸收光谱测试及计算结果发现,Nd:GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm附近,主峰808 nm的吸收截面积σabs=4.35×10-20cm2,吸收线宽FWHM为8 nm,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加.荧光光谱测试及计算结果表明,晶体的最强荧光发射峰位于1 062 nm附近,是Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁产生的荧光发射.主发射峰1 062 nm辐射跃迁概率AJJ'=1 832.01 s-1,荧光分支比βJJ=45.07%,荧光寿命τ=250 μs,受激发射截面σ(λ)=21.58×10-20cm2,较大的荧光分支比和受激发射截面易实现4F3/2-4I11/2通道的激光运转.     

Nd~(3+):LiNbO_3晶体的坩埚下降法生长及光谱特性

以同成分化学组分比(Li2O:48.6mol%,Nb2O5:51.4mol%)为原料,Nd2O3为掺杂剂,应用坩埚下降法技术,生长了Nd3+初始掺杂为0.2mol%的LiNbO3晶体。测定了晶体的差热曲线、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱,并与用提拉法技术生长的晶体性质进行了比较。观测到了Nd3+的特征吸收峰。在800nm的半导体激光激发下研究了晶体在1.06μm附近的荧光曲线和荧光寿命,观测到了1067,1080,1085,1093,1106nm五个分裂的4F3/2→4I11/2能级跃迁发射峰。测定了最强荧光峰(1085nm)的荧光寿命为351μs。与用提拉法技术生长的晶体相比,其荧光寿命得到了大幅度的变长,约为3.5倍。在密封条件下用坩埚下降法技术生长的晶体,由于在生长过程中隔绝了空气和水汽,所以在获得的晶体中具有低的OH-离子浓度,获得了长的荧光寿命。     

Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)荧光粉的制备和发光性能

采用高温固相法合成了Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)荧光粉,X射线粉末衍射数据分析结果表明,试样为氧磷灰石结构,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构.荧光光谱分析结果表明,Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)激发光谱为位于200~600nm,由275nm、336nm两个宽峰和392nm、461nm、466nm、523nm等锐线峰组成.两个宽带激发峰可由272nm、300nm、336nm三峰拟合而成,峰面积比为1:0.52:4.09.272nm、300nm峰归属于Eu3+的电荷迁移激发跃迁态,336nm峰来自Eu2+的f-d跃迁.在393nm激发下,Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)发射光谱在500~750nm范围内呈现多条锐线发射,在613nm处发射峰最强,以电偶极跃迁5D0→7F2为主,Eu3+占据无反演对称中心格位.Eu3+磁偶极跃迁5D0→7F1处的峰可由584.5nm、588.5nm、594nm、597nm四峰拟合而成,表明Eu3+进入基质晶格中占据4f(C3)和6h(Cs)两种格位.X射线光电子能谱图分析结果表明,试样中Eu3+与Eu2+的含量比接近2∶1.Eu2+与Eu3+存在能量传递作用,试样在紫外灯下照射呈现烛光黄色,可用于LED.     

γ-Ca_2SiO_4∶Ce~(3+),Al~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列γ-Ca_2SiO_4∶x Ce~(3+),y Al~(3+)黄色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电镜、激光粒度仪、荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,1 200~1 300℃温度下生成β-Ca_2SiO_4,在1 350~1 500℃下生成γ-Ca2SiO_4,Al~(3+)和Ce~(3+)的掺入未改变Ca2SiO_4的结构。在1 450℃下合成的γ-Ca_2SiO_4∶0.5%Ce~(3+),4%Al~(3+)样品的相对发光强度最强。在450 nm激发下,在565 nm处存在一个宽带发射峰,主要源于Ce~(3+)的5d→2F7/2和5d→2F5/2跃迁。荧光粉受热影响较大,在450 nm激发下,样品在475 K时的发光强度降为室温的63%。监控波长为565 nm时,Ce~(3+)的衰减曲线符合单指数衰减规律,荧光寿命为104.2 ns,与其跃迁类型和离子价态基本相符。     

YAIO_3:Nd~(3+)的激光感生荧光

首次用Ar~+激光5145(在300K和90K下)和用染料激光5891(在300K下)激发YAlO_3:Nd~(3+)的感生荧光,并用Ar~+激光4880A激发了它的~4F~(3/2)→4I~(9/2)跃迁的荧光(在300K和90K下)。观察到在300K和90K下荧光相对强度的比值关系I_(R1→Z1)/I_(R2→Z1)的反转     

Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

以52SiO_2-8Na_2CO_3-16Al_2O_3-33NaF-3LuF_3-0.15Yb_2O_3-0.03Ho_2O_3的配比方式,在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ω_λ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δ_(rms)=8.23×10~(-7)。计算了Ho~(3+)的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)~5I_7级寿命较长,为0.28 ms,适合作为上转换中间能级;(2)~5I_6→~5I_8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应~5S_2,~5F_4→~5I_8和~5F_5→~5I_8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。     

ZnAl2O4：Tb3+荧光粉的合成、结构及其光学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出不同Tb³⁺掺杂浓度和不同二次煅烧温度下的ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉, 并利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱等对样品进行了表征。由XRD结果可知,当Tb³⁺掺杂的摩尔分数不大于9%,二次煅烧温度在600℃以上时,所得粉体为结晶性良好的尖晶石相。在紫外光激发下,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发射光谱由位于488 nm(⁵D₄→⁷F₆)、542 nm(⁵D₄→⁷F₅)、587 nm(⁵D₄→⁷F₄ )和621.5 nm(⁵D₄→⁷F₃)的4个发射峰组成。研究发现,Tb³⁺的掺杂浓度和二次煅烧温度对样品发光强度有着重要影响,当Tb³⁺的摩尔分数为5%,二次煅烧温度为900℃时,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发光最强,继续增加Tb³⁺掺杂浓度或提高煅烧温度,分别会出现浓度猝灭和温度猝灭现象。     

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...     

Ln2Sn2O7：Er3+纳米晶的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法合成Ln₂Sn₂O₇:Er³⁺(Ln=La,Gd,Y)纳米晶。通过X射线衍射和场发射扫描电子显微镜测试了样品的晶体结构和形貌,同时对样品的上转换发光性能进行了测试。结果表明:在980 nm连续激发光的激发下,样品主要表现为绿光发射。发射中心在528,549 nm的绿光和672 nm处的红光发射分别对应Er³⁺离子的⁴S_3/2→⁴I_15/2、²H_11/2→⁴I_15/2和 ⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。以La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶为例,Er³⁺离子的摩尔分数为7%、退火温度为1 150℃是其制备的最佳条件,此时其各个发射峰的强度最高。对La₂Sn₂O₇:Er³⁺的发光强度与激发功率关系的研究表明,其绿光和红光发射均为双光子过程。激发光吸收和能量转移是La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶上转换发光的主要机制。     

In2O3:H03+,Yb3+纳米晶的制备与上转换发光

以乙二醇为溶剂,采用低温溶剂热法制备了H03+/Yb3+共掺杂In2O3纳米晶.利用X射线晶体衍射 (XRD)、透射电子显微镜(TEM)对粒子的结构和形貌进行表征,结果表明,合成的样品为纯的立方相In2O3,颗粒尺寸约为30nm.通过上转换发光(UCL)光谱研究了粒子的上转换发光性质,在980nm半导体激光激 发下...     

用于GaAs太阳能电池的NaYF4中Tb3+-Er3+耦合对的光谱转换

观测到一种以Tb³⁺-Er³⁺进行光谱转换的量子剪裁现象。一个高能紫外光子(Tb³⁺的⁷F₆→⁵L₁)被量子剪裁成两个低能光子:一个是近红外光子(Er³⁺的⁴I_9/2→⁴I_15/2),另一个是蓝色光子(Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆),它们两个 都可以被GaAs太阳能电池有效地吸收。量子剪裁效率高达188%,接近理论极限的200%。从Tb³⁺(⁵L₁→ ⁵D₄) 到Er³⁺(⁴I_15/2→⁴I_9/2)的能量传递的能量失配是237 cm^-1,比NaYF₄中的声子能400 cm^-1小,能量传递是近共振的。Tb³⁺施主间的能量迁移可以近似地用扩散模型处理, 从Tb³⁺-Er³⁺对之间能量传递的初始过程发现,偶极-偶极相互作用占主导地位。     

SrB4O7：Pr3+,Mn2+中的Pr→Mn能量传递

从能量传递的角度出发,利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)对Pr³⁺和Mn²⁺掺杂的SrB₄O₇粉末样品进行了光谱研究.206nm激发下,在SrB₄O₇:Pr³⁺(0.1%,摩尔分数)样品中观察到了来自Pr³⁺离子1S0能级的光子级联发射.SrB₄O₇:Pr³⁺样品的发射谱与SrB₄O₇:Mn²⁺样品监测Mn²⁺离子640nm发射的激发谱在330~430nm的波长范围里存在显著的光谱重叠.这个光谱重叠有利于Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递发生,从而将Pr³⁺离子级联发射中第一步不实用的紫外或近紫外光子转换为Mn²⁺的红光发射.双掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺,Mn²⁺与单掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺的发射谱比较揭示出Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递的确存在,并且提供了一种传递效率的估算方法,表明通过“Pr³⁺-Mn²⁺”组合有可能获得量子效率大于1的高效真空紫外激发发光材料.     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。     

绿色荧光粉NaCaPO4：Tb3+的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO₄:Tb³⁺绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb³⁺的⁵D₃→⁷F₅、⁵D₃→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₃能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb³⁺掺杂浓度和Li⁺,Na⁺和K⁺作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb³⁺的最佳掺杂浓度为10%,以Li⁺的补偿效果最好。NaCaPO₄:Tb³⁺是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

微波场作用下La2O2S：Eu荧光粉的快速合成及其发光特性

采用微波法快速合成了La₂O₂S:Eu红色荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等对合成产物进行了分析和表征。结果表明:材料的晶体结构为六方晶系,与纯La₂O₂S的结构相同。颗粒的形状不规则,分散性较好,尺寸在2μm左右。La₂O₂S:Eu的激发光谱主要是位于200~450nm范围内的宽带,此宽带激发来源于Eu³⁺的电荷转移态的吸收跃迁。在472nm左右出现一弱的尖锐的吸收峰,属于Eu³⁺的4f→4f跃迁吸收。发射光谱是由512,539,556,583,596,617,627nm的一系列窄带发射峰组成。这些发射峰归属于Eu³⁺从⁵D_J(J=0,1,2)到⁷F_J(J=0,1,2,3,4)的能级跃迁。随着Eu摩尔分数从2%增加到10%,主激发峰从348nm移动到365nm,移动了17nm;位于蓝绿区的发射峰逐渐减弱,627nm处的红光发射明显增强,当Eu的摩尔分数为8%时发光强度达到最大,继续增加Eu的浓度发光强度反而降低。     

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd~(3+):Y_3Sc_2Al_3O_(12)(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10~(-19)cm~2,同时其激光上能级寿命为253μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.