升频转换的实质及变换的讨论

本文通过对多光子升频转换的研究,得出了一定的规律,提出并导出了相关量的近似关系公式,并利用该公式对Er:Yb:PO₄盐及掺Tm激光材料的发光现象进行了进一步计算.     

稀土离子的上转换发光及研究进展

稀土离子的上转换发光由于其在短波长激光器方面的潜在应用而受到了广泛的重视,本文总结了稀土离子中常见的几种不同的发光机制,分析了几种常见稀土离子在不同的泵浦方式下的发光方式,讨论了稀土离子上转换发光对基质成分的依赖性及其研究进展,并对稀土离子上转换发光的研究及应用进行了展望。     

稀土离子的上转换发光及研究进展

稀土离子的上转换发光由于其在短波长激光器方面的潜在应用而受到了广泛的重视，本文总结了稀土离子中常见的几种不同的发光机制，分析了几种常见稀土离子在不同的泵浦方式下的发光方式，讨论了稀土离子上转换发光对基质成分的依赖性及其研究进展，并对稀土离子上转换发光的研究及应用进行了展望。     

碱金属离子对稀土掺杂氟化物上转换荧光的影响

提高稀土掺杂材料的上转换荧光效率具有重大的应用价值。本文通过水热法合成了不同种类的碱金属离子掺杂氟化物上转换荧光材料,通过对比样品上转换荧光特性研究其中碱金属离子的作用。发现锂离子能够明显改善稀土掺杂NaYF_4的上转换荧光强度,并在稀土掺杂LiYF_4中实现了比常用的NaYF_4中强近7倍的上转换荧光发射。此外,在具有较高上转换效率的LiYF_4基质中通过浓度优化,合成了具有高效白光上转换发射的荧光粉,其CIE坐标值为(0.32,0.36)。本项工作将对高效稀土掺杂上转换材料及照明器件的构建提供一定的参考。     

上转换发光的有效增强机制--上转换敏化

频率上转换研究在近十年有了突飞猛进的发展,它有着非常好的应用前景。也仍然面临着进一步提高上转换效率的任务。由于Yb^3 能级结构的特殊性,它的引入既可以通过能量转换传递使共掺稀土离子上转换发光有较大增强,又可能不引起较明显的荧光猝灭。因而研究Yb^3 作为敏化中心的上转换敏化是有重要意义的,而把提高上转换效率与提高材料的物化性能结合起来更是上转换研究的应用的当务之急。本文综述了上转换敏化的提出和发展,介绍了在该领域取得的成果,特别是间接上转换敏化的成果。     

稀土掺杂材料的上转换发光

稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径,也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发,阐述了稀土离子上转换发光的发展历史;对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述,并对各机制进行了比较;对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结;对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质,包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括;最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析,提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。     

一种新型有机染料HEASPS在不同波长时的双光子吸收和频率上转换性质研究

报道了一种新型双光子吸收染料 ,即反式 - 4- [4′- (N-羟乙基 - N-乙基胺基 )苯乙烯基 ]- N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的非线性光学性质 ;测试了染料在 72 0～ 110 0 nm波段的非线性透过率曲线。结果发现 :双光子吸收最强波长相对线性吸收峰波长的两倍处有明显蓝移 ;计算出的相应波长的双光子吸收截面在 930 nm处染料有最大双光子吸收截面(2 .0 6× 10 - 4 7cm4·s/ photon) ;测量了染料在 90 0～ 110 0 nm波段的上转换效率 ,在 10 2 0 nm处有最高效率 (5 .1% ) ,最高激射效率的波长相对最强双光子吸收的波长有明显红移     

三维立体显示—频率上转换研究的新进展

本文论述了三维立体显示技术的应用前景研究现状，系统地阐述了频率上转换在三维立体显示上的可能应用和该上转换新生长点的科学意义；创新地提出在ＺＢＬＡＮ：Ｐｒ，ＹｂＧ玻璃中三维立显示的构想，并初步实现了这一构想。     

利用表面微结构提高波长上转换红外探测器效率

波长上转换红外探测器具有实现大面阵焦平面的优势, 但光提取效率是制约器件整体效率的关键因素之一. 本文主要研究利用表面微结构来提高波长上转换红外探测器的效率. 首先通过仿真计算研究了表面微结构参数对光提取效率的影响, 然后基于优化设计的参数, 采用聚苯乙烯纳米球掩膜刻蚀的方法制作了具有圆台型表面微结构的波长上转换红外探测器. 测试结果表明, 具有表面微结构的器件的光提取效率比无表面微结构的器件提高了130%. 本文制作表面微结构的方法可以实现波长上转换红外探测器件整体效率的提高.     

利用纳米球提高红外波长上转换探测器效率

在红外波长上转换探测器氮化硅(SiN_x)钝化层制作单层六角密排的二氧化硅(SiO_2)纳米球阵列,以提高红外波长上转换探测器的整体效率.采用自组装的方法在器件钝化层上制备了直径分别约为300,450,750和1000 nm的SiO_2纳米球,并与无表面微纳结构器件进行对比测试.结果表明:钝化层附着SiO_2纳米球能有效地提高红外波长上转换器的光提取效率;当SiO_2纳米球直径为750 nm时的光提取效率最优,是无表面微纳结构器件的2.6倍,可实现低成本制作高效率红外波长上转换探测器.     

兼具三线态-三线态湮灭上转换与单光子吸收上转换特性的氮杂蒽衍生物发光性能研究

弱光上转换是将低能量光子转换为高能量光子的过程,在三维荧光显微成像、太阳能电池、光催化等领域具有广泛的潜在应用,因而成为有机荧光材料领域的热点课题。目前基于三线态-三线态湮灭机制有机弱光上转换材料（TTA-UC）的研究已较为深入,有关发光机理及应用研究均有较多报道;然而针对另一种有机弱光上转换机理——基于单光子热带吸收的弱光上转换（OPA-UC）的研究目前还较为少见。氮杂蒽衍生物由于具有良好的结构刚性和平面性,高的荧光量子产率,是研究TTA-UC和OPA-UC两种有机上转换发光的理想模型分子结构。通过研究比较三种氮杂蒽衍生物：酚藏花红（PSF）、藏红T（SFT）、亚甲基紫（MTV）各自TTA-UC和OPA-UC的发光性能差异,分析探讨了分子结构对OPA-UC发光性能及TTA-UC敏化效率的构效关系。实验发现酚藏花红和藏红T由于具有较高的荧光量子产率,同时辐射衰减常数较大,其主要衰减过程为辐射衰减;而亚甲基紫具有较高的分子内电荷转移能力(ICT),因而非辐射衰减部分更多。研究三种分子的TTA-UC性能,发现亚甲基紫的三线态能级过低无法进行三线态-三线态能量转移过程,而藏红T由于拥有更高的三线态寿命而具有更高的上转换发光效率(9.69%),是酚藏花红体系(3.16%)的3倍。进一步研究酚藏花红和亚甲基紫的OPA-UC性能差异,发现相同浓度条件(10-3 mol·L-1)下亚甲基紫(0.12%)的OPA-UC发光效率相较于酚藏花红(0.059%)更高,且随着浓度的升高,亚甲基紫的OPA-UC发光增强效应更大。进一步研究表明,在TTA-UC发光过程中,敏化剂的敏化效率主要受分子三线态寿命以及系间窜跃能力影响,寿命越长,系间窜跃能力越强,敏化效率越高;而在OPA-UC发光过程中,湮灭剂分子的发光学率主要受ICT影响,ICT能力越大,分子发光效率越高。使用氮杂蒽分子廉价易得,对未来高性能TTA-UC和OPA-UC发光分子的设计具有一定的实际意义。     

Er玻璃近红外区上转换发肖的研究

研究了Er,Yb共掺磷酸盐玻璃的上转换发光.对于在800nm附近的近红外发光进行了分析,认为该发光带是由于三种跃迁引起的,除了常见的4F9/2→4I15/2跃迁以外,还存在着     

光子雪崩上转换的四能级模型

提出了四能级耦合系统的光子雪崩上转换模型,首先从理论上分析了光子雪崩产生的条件,给出了雪崩阈值以及在低于或高于阈值条件下荧光强度随时间变化关系;再将该模型结合数值分析应用于Ｔｍ＾３＋：ＬｉＹＦ４晶体这一列,理论分析结果与实验基本一致。因此应用此模型及其理论结果将有助于探索新型光子雪崩上转换材料。     

单颗粒稀土纳米晶的三基色上转换发光

可调谐发光颜色的上转换荧光纳米粒子具有广阔的应用前景。本文设计并成功合成了结构紧凑的多层核-壳纳米颗粒。在不同波段激光的泵浦下,该颗粒中不同壳层分别产生红、绿、蓝3种颜色的上转换荧光。光谱测试结果表明,样品三基色发光的颜色纯度较好,并且可以实现全色域的颜色实时调节。此外,还测试了样品发光强度与泵浦功率之间的依赖关系,用于研究其中的上转换发光机理。这种在单颗粒水平上具有全色域可调发光的紧凑核-壳结构纳米晶体在多通道生物检测及成像、超高分辨率显示器件、高端防伪应用等领域显示出巨大的潜力。     

Encapsulation of Photosensitizers and Upconversion Nanocrystals in Lipid Micelles for Photodynamic Therapy

Photodynamic therapy (PDT) is a promising method for cancer therapy. However, it is constrained by limited penetration depth of visible light, hydrophobicity of photosensitizers, and lack of tumor targeting. In this work, the photosensitizer zinc phthalocyanine (ZnPc) and upconversion nanocrystals (UCNs) are encapsulated into OQPGA‐PEG/RGD/TAT lipid micelles. The UCNs acting as a nanotransducer convert deep‐penetrating near‐infrared (NIR) light to visible light for activating the photosensitizer. OQPGA‐PEG/RGD/TAT lipid micelles are used as a carrier for the photosensitizer, with improved biocompatibility and cancer‐targeting ability. The results show that the photosensitizer ZnPc‐ and UCNs‐loaded OQPGA‐PEG/RGD/TAT lipid micelles are nanoparticles with an average size of 25 nm. The lipid micelle nanoparticles are stable in water with low leakage of photosensitizer. The absorption peak of the photosensitizer overlaps with the emission peak of UCNs, so the visible fluorescence emitted from the UCNs upon excitation by the NIR laser at 980 nm can activate the photosensitizer to produce singlet oxygen for PDT. The targeting RGD peptide and cell‐penetrating TAT peptide on the surface help the nanoparticles getting into cancer cells. The OQPGA‐PEG/RGD/TAT lipid micelles encapsulated with both the photosensitizer ZnPc and UCNs could be used for targeted PDT by using deep‐penetrating NIR light as the light source.     

Upconversion Spectrum of Tm-doped Fiber Pumped by Multiwavelengths from 760 nm to 810 nm

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｏｐｔｉｃａｌｄａｔａｓｔｏｒａｇｅ，ｃｏｌｏｒｄｉｓｐｌａｙｓａｎｄｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｈａｖｅｍｏｔｉｖａｔｅｄｉｎｔｅｎｓｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｓｔ...     

Controllable Synthesis of Upconversion Nanophosphors toward Scale-Up Productions

Upconversion nanophosphors (UCNPs) are considered as an important synthesis arm within biomedical and energy sectors due to their unique optical characteristics, which can convert near-infrared light into higher energy emissions. However, key challenges, cost, compatibility of the materials, etc. have to be taken into serious consideration to transform this in-lab UCNPs technology into scale-up production for wider commercial needs. This review highlights the fundamental concepts of synthetic approaches for UCNPs and recaps recent advances in terms of large-scale production. A number of typical synthesis routes in both batch and continuous processes are reviewed, alongside their limitations and potential improvements when being considered for mass production. By discussing and exploiting the technical compacity for the potential synthetic trends, key challenges, and expectations of future synthesis methods for UCNPs are also outlined.     

Tm3+和 Yb3+共掺杂PGETYA玻璃的直接敏化上转换发光

制备了一种稀土离子掺杂的PGETYA氟氧玻璃材料,它不仅具有较高的上转换发光效率,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为58.52PbF₂-34.43GeO₂-3Al₂O₃ -0.05Tm₂O₃-4Yb₂O₃,以共掺杂Tm³⁺和Yb³⁺离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在980 nm LD激发下的上转换发光光谱,观察到很强的476 nm的蓝色荧光,它来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆跃迁。同时,还有两个较弱的红色荧光来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₄和³F₃→³H₆跃迁。对上转换发光强度与泵浦电流关系曲线的拟合结果表明:此材料的蓝色上转换为三光子过程,红色上转换为双光子过程。     

利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的,利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子,并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明,具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm,呈球形。在980 nm红外光激发下,纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。     

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。