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)。     

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）。     

电子俘获材料的红外上转换效率

采用稀土直接掺杂工艺提高了电子俘获材料CaS:Eu,Sm和CaS:Ce,Sm的发光亮度和制备效率,并利用超短脉冲红外激光测试了它们的红外上转换效率.借助等离子体质谱技术检测了硫化助熔剂法和稀土直接掺杂工艺合成电子俘获材料中主要掺杂剂的化学计量比,分析了影响电子俘获材料上转换发光效率的主要因素.     

点阵式上转换板在激光光斑采集中的应用研究

 通过在镜头前加装上转换板,利用其快速的红外上转换功能可以提高CCD对于低频窄脉冲光斑的采集效率。然而在利用传统面阵式工艺制成的上转换板采集光斑的过程中,普遍存在因上转换材料内部漫反射及局部饱和效应造成的光斑形状和光强分布的失真。针对上述问题,提出了一种新的点阵式上转换板制作工艺,并设计了点阵式上转换板光斑采集成像质量对比实验。实验结果表明,点阵式上转换板对低频窄脉冲光斑有更好的采集效果。为评价点阵式上转换板所采集光斑的成像质量,建立了相应的评价模型。     

一类电子俘获型红外可激发材料光学性能研究

测试了硫化助熔剂法制备的电子俘获型红外可激发材料Ｅｕ，Ｓｍ∶ＣａＳ和Ｃｅ，Ｓｍ∶ＣａＳ的激发光谱、红外激励光谱、荧光光谱及红外上转换发光光谱等，结果表明：这类材料不仅具有红外上转换及光存储功能，而且具有光谱响应范围广、可在室温下工作以及造价低等优点，是一类很有发展前途的光学功能材料。     

一类电子俘获型红外可激发料光学性能研究

测试了硫化助熔剂法制务的电子俘获型红外可激发材料Ｅｕ，Ｓｍ：ＣａＳ和Ｃｅ，Ｓｍ：ＣａＳ的激发光谱、红外激励光谱、荧光谱及红外上转换发光光谱等，结果表明：这类不仅具有红外小转换及光学存储功能，而且具有光谱响应范围广，可在室浊罡工作以及造价低等优点，是一类很在发展前途的光学功能材料。     

输出绿光的上转换材料及紫外、可见图象存储和图象减法

研究了一种输出绿光的上转换材料,它能存储紫外和可见光(图象),并能将红外光学图象转换为可见光图象.用200μm厚的薄膜做了图象存储和图象减法的实验.实验结果表明,这种材料对光存储和光学信息处理应用具有很多有吸引力的优点,如:可擦除、可重写、高分辨、高速度、大的响应线性特性以及模拟和并行操作等.     

CaS∶Eu,Sm红外上转换薄膜光谱性能分析

为研究红外上转换材料CaS∶Eu,Sm的光谱性能,搭建了实验平台,对其荧光谱、红外激励发光谱(上转换发光谱)、红外激励谱、荧光余辉衰减曲线、红外激励发光衰减曲线进行了测试.实验结果表明:CaS∶Eu,Sm可被450~550nm的光激发,荧光激发波峰位于470nm,红外响应波段为800~1 600nm,红外激励波峰为1 200nm.     

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。     

银纳米链状材料的制备及近红外吸收性质

报道了利用水/油相界面反应,采用湿化学法合成银纳米链状材料的方法,并对这种材料的近红外吸收性质和光热转换性质进行了研究。TEM分析表明,银纳米材料为链状结构,直径约为50nm,长度分布范围较宽,从几十纳米至几百纳米。这种材料具有强的近红外吸收特性,随着还原剂加入量的增加,吸收带逐渐展宽(800～1300nm),而且平坦。这种材料具有优异光热转换性质,一经808nm激光照射,温度迅速提高。该材料优异的近红外吸收和光热转换性质,使其在红外断层成像和近红外热疗等领域具有广阔的应用前景。     

纳米硫化锌的制备及光谱分析

采用超重力反应结晶法制备了纳米硫化锌粒子,并通过透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线能谱仪(EDX)对纳米硫化锌的形貌、结构、组成和光谱性能进行了细致分析。结果表明：超重力反应结晶法制备的纳米硫化锌粒子为球形,平均粒径为42 nm;XRD图谱表明纳米硫化锌呈现较好的闪锌矿晶型; XPS能谱表明纳米硫化锌的S(2p)的电子结合能为162.6 eV,Zn的2p_3/2,2p_1/2的电子结合能分别为1021.4, 1044.6eV。红外光谱研究表明纳米硫化锌在400～4 000cm-1范围内具有良好的红外透过率。紫外-可见光谱研究发现纳米硫化锌在200～340nm的紫外区域有较强的吸收,其禁带宽度为3.57eV。EDX能谱表明该法制备的纳米硫化锌具有较高的纯度。     

分布式光纤Bragg光栅波长校准方法

提出了一种利用标准参考光谱进行波长校准的方法。实验中利用由宽带光源和光纤可调谐滤波器组成的可调谐光源分别扫描了参考光谱和传感光栅的光谱。在参考通道,ITU标准参考模块的输出是具有固定波长的梳状光谱。利用高斯拟合算法计算出由标准参考透射谱峰值输出的对应的驱动电压,通过样条插值函数获得了滤波器输出波长与驱动电压的关系。计算光栅反射谱峰值对应的驱动电压,利用上面获得的滤波器输出波长与驱动电压的关系式可以计算出传感光栅的Bragg波长。实验结果表明,在较大的波长范围内实现了对多个传感光栅的波长校准,减小了由滤波器非线性输出造成的测量误差,具有较高的重复性。     

传统陶瓷中结构羟基的光谱学研究

烧结粘土产品可以吸收水分子发生再羟基化,生成结构羟基的量与产品保存时间存在一定关系,基于该理论可以利用热重分析方法对陶器制品进行测年研究.红外与拉曼光谱技术也可以用来分析结构羟基信息,因此人们希望探索利用光谱分析方法代替热重法进行传统陶瓷无损测年分析.为了验证可行性,收集了多种典型矿物原料和可溯源的传统陶瓷样品,利用红...     

纳米硫化铜近红外吸收材料

采用新型超声喷雾法技术,把摩尔分数都为0.5%的Cu(NO3)2和Na2S水溶液分别作为初始反应溶液,调节溶液体系的pH值在6～8,把经过超声雾化后的Cu(NO3)2溶液逐步加入到处于强力搅拌的Na2S水溶液中,经陈化过滤后获得纳米半导体硫化铜(CuxS,1≤x≤2)粉体。分析了不同热处理温度与原料配比对获得的硫化铜纳米颗粒化学成分的影响,用X射线粉末衍射仪表征了纳米硫化铜粒子的晶相与化学组成,并采用扫描电镜观察了相应化学组成的粒子晶相形貌,测定了不同化学组分纳米硫化铜粒子从可见到近红外胶体状的吸收和透射光谱。研究表明不同化学组成的纳米硫化铜对近红外光都具有显著的吸收效应,这是由于电子在硫化铜半导体纳米粒子能带中的跃迁所致,同时这些半导体粒子对可见光具有很高透过性,但其可见光透射率随着纳米粒子从Cu2S趋向CuS而略有下降。     

Design and analysis of nano-deep corrugated waveguide grating-based dual-resonant filters in visible and infra-red regions

A theoretical analysis of nano-deep corrugated long-period waveguide gratings on a SU-8 polymer-based channel waveguide with NOA61 optical epoxy coated upper- and lower cladding is presented. The transmission spectra of the gratings show strong rejection bands both at visible (at wavelength region of 450?460 nm) and infra-red (at wavelength region of 1530?1540 nm) regions when a grating period of ?68 μm with optimized grating tooth height is considered. Phase-matching graphs are studied to find the relationship between resonance wavelength and grating period. These results show that the grating parameters significantly affect the characteristics of transmission spectra as well as the resonance wavelength of the grating. Long-period waveguide grating-based band pass filter made by use of same polymer materials are also designed and analyzed. These types of waveguide grating-based filters can widely be used for visible and infra-red wavelength sensing applications.     

EDFA增益谱的精确测量

本文设计一种精确测量EDFA增益谱方法,按照这种方法,不需要考虑EDFA的内部结构,使用较小功率的宽光谱光源和任意波长的激光器,能够较简便精确测量EDFA小信号增益.     

树形分子包覆的ZnS量子点对潜指纹的荧光标记成像研究

在Zn2+离子与聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子配位的基础上,制备了稳定的PAMAM树形分子包覆的ZnS量子点(quantum dots,QDs),并用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱进行了表征。结果表明,Zn2+离子能与PAMAM树形分子发生配位络合作用,且饱和配位时间为6h;在波长365nm紫外光的激发下,PAMAM树形分子包覆的ZnS量子点发射出明亮的蓝色荧光,荧光发射峰约位于450nm。最后,将得到的PAMAM树形分子包覆的ZnS量子点纳米复合材料应用于锡纸上潜指纹的荧光标记成像研究,发现指纹可以被清晰识别,呈现明亮的蓝色荧光指纹。     

同色异谱破坏特性及其在相似异物检测中的应用

由于相似异物与所处背景的外观特征极其相近,现有的光谱成像检测技术遇到新的挑战。针对复杂背景中相似异物检测难题,提出了利用同色异谱破坏特性的透反射光谱图像检测方法。在分析同色异谱破坏过程中异物与背景光谱特性差异基础上,建立了波长优选函数筛选最优波长的透反射光源构建成像检测系统。以棉花中的白色丝状异物作为实验对象,利用最佳波长透反射成像系统获取异物特征,采用图像决策层融合增强异物图像特征,最后利用二值化处理提取异物目标。实验结果表明,在利用390 nm反射波长与580 nm透射波长的双波长图像检测中,成像系统获取的相似异物图像特征明显,异物提取后检测结果与实际相符。此方法可有效检测棉花中多种白色丝状异物,为相似异物检测提供了一种新思路。     

聚硅氧烷微球/PMMA光散射材料的制备与光学性能

采用共混法以聚硅氧烷微球作为光散射剂,聚甲基丙烯酸甲酯为基材制备光散射材料.研究了聚硅氧烷微球的粒径与浓度对光散射材料总光透过率与扩散率的影响并与理论模拟值进行了对比分析.研究结果表明,聚硅氧烷微球与聚甲基丙烯酸甲酯折射率匹配良好,较好地解决了光散射材料透光率与扩散率之间的矛盾,实现了高透射与高雾度的双重要求.当微球粒径为5μm,填充浓度为0.6wt%时,厚度为1mm的光散射材料总光透过率为88.5%,扩散率为89.5%.可见光波段总光透过率基本不受光源波长变化影响.选取合适粒径,扩散率随光源波长变化也可降至最低,有效避免了波长色散现象.实验数据与理论模拟结果符合良好.     

聚硅氧烷微球/PMMA光散射材料的 制备与光学性能

采用共混法以聚硅氧烷微球作为光散射剂,聚甲基丙烯酸甲酯为基材制备光散射材料.研究了聚硅氧烷微球的粒径与浓度对光散射材料总光透过率与扩散率的影响并与理论模拟值进行了对比分析.研究结果表明,聚硅氧烷微球与聚甲基丙烯酸甲酯折射率匹配良好,较好地解决了光散射材料透光率与扩散率之间的矛盾,实现了高透射与高雾度的双重要求.当微球粒径为5 μm,填充浓度为0.6 wt%时,厚度为1 mm的光散射材料总光透过率为88.5%,扩散率为89.5%.可见光波段总光透过率基本不受光源波长变化影响.选取合适粒径,扩散率随光源波长变化也可降至最低,有效避免了波长色散现象.实验数据与理论模拟结果符合良好.