LaOX:Ho3+体系的荧光光谱及其配位场解析

合成了LaOX:Ho3+磷光体(X-=Cl-,Br-),测定了该体系在室温和液氮温度下的荧光光谱;基于双层点电荷配位场模型,计算了Ho3+离子在LaOX系列基质中的配位场微扰能级,给出其荧光光谱的理论归属;这套能级与实测光谱吻合较好,并对5I8→5G6超灵敏跃迁激发带的“鞍形”结构、5I8→5G6及(5S2,5F4)→5I8跃迁峰的温度效应提出合理解释。     

Ho3+:LiYF4晶体的中红外发光特性

用坩埚下降法制备了Ho3+离子掺杂的LiYF4单晶。测定了Ho3+:LiYF4晶体的偏振吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论分别计算了Ho3+:LiYF4晶体中Ho3+离子的有效强度参数Ω2,4,6、能级跃迁振子强度fexp和fcal、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β、辐射寿命τrad等光谱参数。测定了样品在640 nm光激发下的红外发射光谱,观测到由Ho3+离子的5I6→5I7跃迁所致的2.8～3μm中红外发光,以及在1.2μm(5I6→5I8)和2.0μm(5I7→5I8)处较强的荧光。Ho3+:LiYF4单晶样品的吸收峰线宽较宽,计算得到1.2μm和2.0μm的峰值发射截面分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2,同时测定了1 191 nm(5I6→5I8)和2 059 nm(5I7→5I8)发射的荧光寿命。研究结果表明:Ho3+:LiYF4晶体在2.0～3μm波段的中红外激光器中有较大的应用前景。     

Ho:YVO_4晶体中Ho~(3+)光谱参数的计算

根据Ho3+在Ho :YVO4 晶体的吸收谱和 0 6～ 2 1μm波段的荧光谱 ,用J O理论计算了Ho3+的强度参数Ωλ ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数 ,讨论了Ho :YVO4 晶体作为红外激光材料的可能性。     

Ho3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱和增益特性的计算

用高温熔融法制备了不同Ho3+浓度掺杂的65GeO2-12Ga2O3-8Li2O-10BaO-5La2O3-χHo2O3锗酸盐玻璃.从吸收光谱出发,应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的跃迁强度参量（Ω2,Ω4,Ω6）,并由此计算了Ho3+离子的自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,辐射能级寿命τ等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Ho3+离子能级5I8→5I7（2.0 μm）跃迁的吸收截面和受激发射截面,同时也获得了相应的反映粒子数反转的增益截面光谱.钬掺杂的锗酸盐玻璃,其增益截面的最大值比所报道的氟锆铝酸盐玻璃大.结果表明,Ho3+掺杂的锗酸盐玻璃在2.0 μm附近波段的中红外激光器中将有一定的应用前景.     

重金属碲酸盐玻璃中Ho~(3+)的红外辐射特性

制备了高折射率Ho3+单掺和Ho3+/Yb3+共掺低声子能量重金属碲酸盐玻璃.根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Ho3+强度参数Ωt(t=2,4,6)分别为4.373×10-20,1.906×10-20和1.451×10-20cm2,并进一步计算了Ho3+在红外区各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数.982 nm激发下,铋碲酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Ho3+,在红外区产生有效红外发射.Ho3+吸收与发射截面在1.95和2.05μm处分别高达5.63×10-21和6.24×10-21cm2,大于Ho3+掺杂磷酸盐和氟化物玻璃,这有利于降低激光抽运阈值,实现高效Ho3+激光输出.较低的声子能量和较大的发射截面表明,Ho3+/Yb3+共掺杂铋碲酸盐玻璃有望成为良好的红外激光工作物质.     

方波激发下Ho3+上转换绿色发光粉的激发机理

采用溶胶-凝胶法制备了BaGd2ZnO5:Yb3+,Ho3+的发光材料,测量了样品在不同激发密度下的上转换光发射光谱。用方波调制的971 nm LD激光激发样品得到上转换绿光发射的上升和衰减变化曲线,通过建立Ho3+离子5F4(5S2)和5I6能级及Yb3+离子2F5/2能级的速率方程,并利用速率方程对绿光的上升和衰减过程进行拟合,确定了Yb3+离子2F5/2能级寿命及Ho3+离子5F4(5S2)和5I6的能级寿命,并证实在Ho3+离子能级粒子数布居趋于稳定时,Yb3+→Ho3+的能量传递是Ho3+离子5F4(5S2)能级粒子的主要布居途径,而激发态吸收对粒子布居数的贡献较小。     

含Ho~(3+)的GeO_2-B_2O_3-BaO-Na_2O-Al_2O_3锗酸盐玻璃的光谱与增益特性

用高温熔融法制备了不同Ho3+离子掺杂浓度65GeO2-12B2O-10BaO-10Na2O-3Al2O3-χHo2O3(χ=0.25,0.75,1.25mol%)锗酸盐玻璃。从吸收特性出发,应用McCumber理论计算了Ho3+离子能级5I8→5I7(~2.0μm)跃迁的吸收截面和5I7→5I8的受激发射截面。根据掺杂离子的浓度以及获得的吸收截面和受激发射截面得到Ho3+离子在此玻璃中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。获得的基本光学参数与其它掺杂的玻璃进行了比较,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值具有一定的优势。认为该玻璃在~2.0μm波段的中红外激光器中将有潜在的较大应用前景。     

Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的上转换白光发射及其机理研究

采用高温熔融法分别制备了Yb3+/Ho3+,Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的碲酸盐玻璃。在980nm红外激光激发下,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的玻璃样品显示了强的蓝光、绿光和红光发射,分别对应于Tm3+的1 G4→3 H6跃迁、Ho3+的5 F4(5 S2)→5I 8跃迁以及Ho3+的5 F5→5I 8和Tm3+的1 G4→3 F4跃迁。通过对比发现,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品中的红、绿光积分发射强度比值(3.95)明显大于Yb3+/Ho3+共掺样品(1.69),这是由于Ho3+和Tm3+间存在交叉弛豫过程3 H4(Tm3+)+5I 6(Ho3+)→3 F4(Tm3+)+5 F5(Ho3+)和3 F4(Tm3+)+5I 8(Ho3+)→3 H6(Tm3+)+5I 7(Ho3+)所致。在激发功率密度为8.2 W.cm-2时,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品的上转换发光色坐标值为x=0.345,y=0.338,非常接近于等能白光(x=0.333,y=0.333)。     

Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)晶体的结构与光学性能研究

利用X射线粉末衍射确定了Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14,LGS)晶体的晶体结构;运用DICVOL91程序计算了该晶体不同部位的晶胞参数;测定了Tm:LGS晶体的室温吸收谱和470 nm光激发下的发射光谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Tm3+的三个晶场调节参数Ωt(t=2,4,6),分别为2.694×10-20 cm2,1.842×10-20 cm2,0.030 × 10-20 cm2;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了3H4和3F4态的自发跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果进行了分析.     

ZnS:TbF3,ErF3,HoF3ACTFEL的亮度与跃迁几率的关系

测量了低浓度下ZnS:TbF3,ErF3和ZnS:TbF3,HoF3交流电致发光薄膜(ACTFEL)中的Tb3+,Er3+,HO3+主要发射峰的相对积分强度,并与Tb3+,Er3+,Ho3+主要发射能级的辐射跃迁几率及高浓度时的发光特性进行了比较,发现稀土氟化物掺杂的ZnS薄膜电致发光(ACTFEL)的最大亮度,不完全取决于稀土离予本身的辐射跃迁几率,而主要取决于稀土离子主要发射能级激发态的运动。本文首次给出了Tb3+离子在ZnS中的强度参数Ω2=3.2×10-19cm2,Ω4=1.6×10-19cm2,Ω6=2.6×10-19cm2,并应用这组Ωλ参数估算了Tb3+离子的交叉弛豫(cross-relaxation)几率。     

Magnetic ordering in the spin-ice candidate Ho2Ru2O7

Neutron scattering measurements on the spin-ice candidate material Ho2Ru2O7 have revealed two magnetic transitions at T approximately 95 and approximately 1.4 K to long-range ordered states involving the Ru and Ho sublattices, respectively. Between these transitions, the Ho3+ moments form short-ranged ordered spin clusters. The internal field provided by the ordered S=1 Ru4+ moments disrupts the fragile spin-ice state and drives the Ho3+ moments to order. We have directly measured a slight shift in the Ho3+ crystal field levels at 95 K from the Ru ordering.     

K-Cs混合蒸气中K(4P)+Cs(5D)碰撞能量合并

测量了K- Cs混合蒸气中碰撞能量合并过程K(4P) +Cs(5D)→Cs(6S) +K(4D ,6S)速率系数,测量是相对于已知速率系数的过程[即Cs(6P) +Cs(5D)→Cs(6S) +Cs(7DJ) ]进行的。利用激光光解K2 和Cs2分子,得到Cs(6P ,5D)和K(4P)态原子,探测直接由光解离产生的原子发射的与由碰撞转移而布居的原子激发态发射的荧光的相对强度,结合Cs(6P)和K(4P)态的有效寿命,得到异核碰撞能量合并速率系数分别为2. 6×10 -9和3 .6×10 -9cm3 ·s-1。讨论了其他过程对速率系数的影响。     

Electronic and optical properties of Ho-doped BYF crystal

First-principles methods have been applied to explore the electronic and optical properties of BYF single crystals heavily doped with the Ho³⁺ ion (16.33 and 30.36 mol%). The electronic properties calculations manifest that the top of the valence band is dominated by 2p-orbitals of the F atoms and 4f-orbitals of the Ho atoms. The new defect states are dominated by 4f-orbitals of the Ho atoms which exist in the forbidden band. The principal absorptionat around 5.13 eV (241.7 nm) and 5.75 eV (215.7 nm) occurs in ultra-violet range owing to the electronic transitions from the occupied 2p-orbitalsof the F atoms as well as 4f-orbitals of the Ho atoms to empty 4f-orbitals of neighboring Ho atoms. Moreover, the influence of crystal field will split the energy levels of rare earth ions and easily release the parity forbidden condition of free rare earth ions resulting in f-f transition. Therefore, there may be a 2 μm luminescence in the Ho-doped BYF crystal.     

顺磁物质CeF3磁光Faraday效应及其温度特性的量子理论

本文计算了顺磁物质CeF₃因Ce³⁺离子从基态能级4f至5d的电偶极跃迁产生的Fara-day旋转。讨论晶场对Ce⁺³离子4f和5d能级的影响,通过唯象地引入一个与磁化强度M成正比的“附加磁场”H_m=λM,由此获得4f离子在外加磁场和“附加磁场”的共同作用下的一级Zeeman分裂。经劈裂后的两个子能级上各自产生左、右圆偏振光激发的电偶极跃迁,导致磁光Faraday效应。对于波长为0.6328μm的入射光,在60—300 关键词：     

Electronic transitions of fluorene, dibenzofuran, carbazole, and dibenzothiophene: From the onset of absorption to the ionization threshold

A comparative study of the electronic transitions of fluorene and its hetero-analogues dibenzofuran, carbazole, and dibenzothiophene was performed in a wide energy range. Gas phase, crystal phase, and linear dichroism electronic transmittance spectra were measured with synchrotron radiation. Electronic transitions to excited singlet states were predicted with time-dependent density functional theory, TD-B3LYP/6-31+G(d,p). Based on the experimental and theoretical results, symmetry assignments of electronic transitions in the vacuum and near-UV region are suggested. The correspondence between excited states in these molecules, similarities, and differences between their electronic spectra are discussed.     

ZnS:Ho3+的光谱特性

本工作系统地研究了Ho3+在ZnS中的光谱特性。利用不同激发波长的发射光谱、激发光谱和发光衰减鉴别出29000-14000cm-1范围内的激发谱线和发射谱线所对应的跃迁。共观察到5G5′,5G4,5G5,5G6,3K8,5F2,5F3和5S2八个4f能级的发射和5G6,5G5,3K7,3H6和5G3(3L9)五个4f能级的激发。由发射光强随温度的变化规律,研究了Ho3+的5G5′和5G4,5F3和5S2能级间的多声子弛豫过程以及5G6,3K3,5F2和5F3能级间的热平衡过程。通过近带边激发下的发光行为,提出Ho3+在ZnS中的近带边激发下发光是借助于能量传递过程,不同激发态借助不同的传递途径,而且不同的发光中心也具有不同的传递机制。     

Cs(8S)态的碰撞转移和高位原子态的激发

在Cs蒸气中,二步激发Cs原子至8S态,研究了其碰撞转移和高位原子态的产生过程.在1016～1017 cm-3密度范围内,测量了碰撞激发转移8S 6S→6D 6S的速率系数.由测得的荧光强度随密度的变化关系,得到k6D=(2.4±0.5)×10-10 cm3·s-1.同时研究了碰撞能量合并过程5D 5D→nL 6S(nL=9D,11S,7F),5D态是由8S→7P→5D的辐射跃迁产生的.由以前测量过的6P 5D 6S 7D的转移速率系数以及6P态的原子密度,结合荧光强度比得到碰撞能量合并过程的速率系数,对于9D,11S和7F各态,其平均值分别为(6.4±3.2)×10-10,(1.0±0.5)×10-10和(8.4±4.2)×10-10 cm3·s-1.     

Crystal field parameters and energy level structure of the MnO4 tetroxo anion in Li3PO4, Ca2PO4Cl and Sr5(PO4)3Cl crystals

A comparative study concerning the electronic structure of the Mn⁵⁺ ion in the Li₃PO₄, Ca₂PO₄Cl, Sr₅(PO₄)₃Cl host lattices has been carried out in the framework of the exchange charge model. The crystal field parameters have been evaluated using the structural data as the only input information. The 10 K absorption spectra of the investigated compounds have been measured in order to verify the correspondence between experimental and calculated energy levels. A systematic trend of the crystal field splitting of the most intense transitions has been evidenced and discussed by considering the symmetry properties of the coordination polyhedra around Mn⁵⁺.     

氟化物中Yb3+对Ho3+, Tm3+的直接敏化上转换作用

采用双掺杂(Yb^3 ／Ho^3 )和多掺杂(Ho^3 ／Yb^3 ／Tm^3 )方式,研究了氟化物中Yb^3 对Ho^3 ,Tm^3 的直接敏化上转换作用,并对它们在980nm激光激发下的上转换光谱特性进行了比较,对它们的上转换机理作了详细的讨论分析。观测到两处很强的上转换发光,分别是Yb^3 ／Ho^3 共掺杂体系中^5F4^5S2(Ho^3 )→^5Is(Ho^3 )的荧光跃迁和Ho^3 ／Yb^3 ／Tm^3 共掺杂体系中^3H4(Tm^3 )→H6(Tm^3 )的荧光跃迁。还发现由于添加了Tm^3 ,减弱了Yb^3 ／Ho^3 共掺杂体系中Ho^3 在可见光范围的上转换发光强度。