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。     

Tight focusing of femtosecond elliptically polarised vortex light pulses

This paper studies the tight focusing properties of femtosecond elliptically polarised vortex light pulses. Based on Richards--Wolf vectorial diffraction integral, the expressions for the electric field, the velocity of the femtosecond light pulse and the total angular momentum of focused pluses are derived. The numerical calculations are also given to illustrate the intensity distribution, phase contour, the group velocity variation and the total angular momentum near the focus. It finds that near the focus the femtosecond elliptically polarised vortex light pulse can travel at various group speeds, that is, slower or faster than light speed in vacuum, depending on the numerical aperture of the focusing objective system. Moreover, it also studies the influence of the numerical aperture of the focusing objective and the time duration of the elliptically polarised vortex light pulse on the total angular momentum distribution in the focused field.     

Er3+,Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶体粉末中1.5 μm近红外发光增强现象的研究

用燃烧法制备了平均粒径为10和40nm的(Y0.96Er0.02Yb0.02)O3纳米晶体样品,并通过1200℃高温退火获得了同样组分的体材料样品。利用X射线衍射谱(XRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR),透射电镜(TEM)和透射电镜(SEM)照片对样品的晶体结构和形貌进行了表征。测量了不同样品980nm激发下的上转换发射光谱和近红外发射光谱。对实验结果的分析发现,随着粒径的减小,样品发射光谱中红光和近红外发射的成分增加。产生这一现象的原因是由于纳米材料具有比表面积大的特点,能够吸附更多的OH-(振动能量3200～3800cm-1),OH-数量的增加使电子从Er3+的4I11/2→4I13/2能级(能量差3600cm-1)的无辐射弛豫速率增大,这一无辐射弛豫过程减少了4I11/2上的电子布居数,使绿光发射减弱;同时增加了4I13/2上的电子布居数,使红光和近红外发射增强。40nm样品的1.5μm发射主峰强度是体材料的1.6倍,这一结果对纳米发光材料的实际应用是很有意义的。     

不同掺杂浓度Tm3+：LiLuF4单晶的1800 nm荧光发射

采用坩埚下降法生长了Tm³⁺掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%（摩尔分数,x）的LiLuF₄单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）谱、吸收光谱（1400-2000 nm）,并且分析比较了808 nm半导体激光器（LD）激发下荧光光谱. 结果表明：当Tm³⁺的浓度从0.45%变化到3.25%时,1800 nm处的荧光强度呈现了先增后减的趋势,当掺杂浓度约为0.90%时达到最大值,而位于1470 nm处的荧光强度则呈现了相反的趋势. Tm³⁺：³F₄能级的荧光衰减寿命随着掺杂浓度的增加不断减小. 1800 nm处的这种荧光强度变化归结于Tm³⁺离子间的交叉驰豫效应（³H₆,³H₄→³F₄,³F₄）和自身的浓度猝灭效应. 同时计算得到了浓度为0.90%的样品在1890 nm处的最大发射截面为0.392×10^-20 cm². 并且根据Judd-Ofelt 理论所得寿命和测定的荧光寿命计算得到了³F₄→³H₆的最大量子效率约为120%.     

氟氧化物玻璃陶瓷中高效低阈值的红色上转换发光现象

本文报道了一种Er3 + 和Tm3 + 共掺杂新的氟氧化物玻璃陶瓷材料中高效低阈值的红色上转换发光现象。材料组份为 6 5GeO2 2 5NaF 8 5BaF 0 5Tm2 O3 1Er2 O3 (mol% ) ,文中给出了样品的制备方法。在 978nmLD激发下 ,观察到了非常强的红色上转换发光。据我们所知 ,在如此低的Er3 + 和Tm3 + 掺杂浓度下实现了如此之强的红色上转换发光 ,文献中未见报道 ;更令人惊奇的是在 2 0 0mA工作电流 (此时功率为 3 5mW )LD激发下 ,激发的功率密度为 170mW·cm-2 ,其红色光仍裸眼可见。讨论了这种高效低阈值上转换发光的机理。研究了LD的工作电流与上转换发光强度的关系     

Tm~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的1.8μm优化发射性能研究（英文）

采用改进过的布里奇曼法成功地生长了Tm~(3+)离子浓度从0.5~4mol%变化的高质量Na_5Lu_9F_(32)单晶.在790nm LD激发下,研究了不同Tm~(3+)掺杂晶体在1.86μm波段的荧光发射性能、衰减曲线以及Tm~(3+)离子之间的能量传递过程.当Tm~(3+)离子掺杂浓度增加到~1.95mol%时,晶体在1.86μm处的荧光发射强度达到最大.然后,随着Tm~(3+)离子浓度进一步的增大,发射强度迅速下降.然而,Tm~(3+)离子在3F4能级处的荧光寿命随着Tm~(3+)掺杂浓度从0.5增加到4mol%,逐渐降低.同时计算了1.86μm处最大的受激发射截面为0.80×10~(-20) cm~2.Tm~(3+)离子的浓度猝灭效应和离子之间的交叉弛豫能量传递过程是造成1.86μm荧光发射变化的主要原因.     

共沉淀法制备Y(P,V)O4:Tm3+荧光粉及其光致发光

采用氨水、双氧水和磷酸氢二铵溶液作沉淀剂,通过共沉淀法制备出Y(P,V)O4：Tm^3 荧光粉,利用XRD、SEM、紫外以及真空紫外激发下的发射光谱对其进行研究。结果表明：共沉淀法制备的Y(P,V)O4：Tm^3 荧光粉的颗粒形貌好,在147nm真空紫外光和254nm紫外光激发下,荧光粉发射主峰位于476nm,色坐标范围为：0．167≤x≤0．200;0．146≤y≤0．183。从这些结果来看,Y(P,V)O4：Tm^3 体系还不能满足实际应用的要求,仍需进一步的深入研究以改善其性能。     

YPO4：Tb荧光粉的制备及其VUV激发下的发光性能

采用共沉淀法制备了PDP用的绿色荧光粉YPO₄:Tb。XRD、SEM等测试手段表明用此方法制备的YPO₄:Tb相纯度高,所需的烧结温度低、颗粒分散性好、颗粒尺寸分布窄,且表面质量好。研究了YPO₄:Tb在真空紫外光(VUV)激发下的发光性能,并对VUV激发下的发光机理进行初步探索。     

从Eu^3＋发散光谱获得J—O参数Ω2、Ω4

测量了Eu^3 掺杂的PbF2和H3BO3不同配比玻璃材料的吸收光谱、发射光谱及激发光谱，计算了各不同配比样品的折射率。根据稀土离子Eu^3 光学跃迁矩阵元的特点，从发射光谱获得了Eu^3 光学跃迁的J－O参数Ω2和Ω4,并研究了Ω2和Ω4对xPbF2-(79.5-x)H3BO3-0.5Eu2O5玻璃体系组分的依赖关系，提出了用Eu^3＋离子作为玻璃材料微观环境 探针，并通过实验证实了其可行性。     

On the fluorescence enhancement mechanism of Er3+ in germanate glass containing silver particles

The spectral properties of trivalent erbium ions(Er3+) are systematically studied in a melt-quenched germanate glass(60 GeO2-20PbO-10BaO-10K2O-0.1Ag2O) containing silver(Ag) particles.Thermal treatment of the material leads to the precipitation of Ag particles as observed by transmission electron microscopy and confirmed by absorption spectrum for the obvious surface plasmon resonance peak of Ag particles.The fluorescence from Er3+ in the 10-min-annealed sample with Ag particles is found to be 4.2 times enhanced compared with the unannealed sample excited by 488-nm Ar+ laser.A comparison is made between a spectral study performed on the unannealed Er3+-doped sample and the one annealed for 20 min.The data of absorption cross section and Judd-Ofelt intensity parameters show the agreement between the two samples no matter whether there are Ag particles,indicating that the introduction of Ag particles by post-heat treatment has no effect on the crystal field environment of Er3+ ions.The fluorescence enhancement is attributed to the surface plasmon oscillations of Ag particles in germanate glass.