荧光制冷器的未来发展

反期托克斯荧光制冷的研究虽然在近几年发展得很快,但是还有许多基础问题和应用问题没有解决,因此,把荧光制冷技术推向实用还需要一定的时间,然而,几乎所有的研究者都认为在不久的将来荧光制冷技术将会在某些领域发挥重要的作用。因为基于荧光制冷技术的制冷器将具有体积小,重量轻,无振动,无电磁辐射,无污染,制冷效率可以长期保持不变等独特的优点。另外,它的制冷效率也可与现有的商业成品相比拟。现就荧光制冷器发展和应用的前景进行讨论。根据反期托克斯荧光制冷的特点,研究荧光制冷器的不同构造和预期性能指标,探讨影响制冷器发展的关键因素,介绍Los Alamos第一代荧光制冷器的设计方案,给出基于光纤的线圈型制冷器件设计方案,研究用于大规模集成电路制冷的荧光制冷器件;最后,对单分子一光子制冷泵在单分子物理学及介观物理学中的应用加以探讨。     

面向超短脉冲激光器泵浦源的驱动系统设计及应用

设计并实现了一种用于超短脉冲激光器泵浦源的驱动系统。该系统可以同时为五路半导体激光器提供高精度、高稳定度、高灵活性的恒温控制和恒流驱动。为了提高驱动系统的灵活性和可集成度,硬件部分采用上位机、控制、驱动、供电分开的模块化设计方案;基于嵌入式实时操作系统μC/OS-III开发了系统驱动程序,提高了实时性和扩展性,输出校正部分采用遗传算法优化的增量式PID算法,减少了系统的超调量和到达动态平衡的时间;驱动系统具有完备的保护措施,如软启动和关闭、驱动回路检测、过温保护等功能,确保了泵浦源的稳定运行。在实际应用中,半导体激光器温度稳定度优于0.035%,驱动系统输出电流稳定度优于0.001%。将研制的驱动系统集成到1.5 μm飞秒光纤激光器中驱动五路半导体激光泵浦源,获得的种子激光、放大器的输出激光脉冲光谱、脉冲序列和单脉冲均可稳定运行;经过连续3 h的测试,1.5 μm飞秒光纤激光器的输出功率稳定度为0.16%。     

Near-infrared photocatalysis based on upconversion nanomaterials

As the global energy crisis and environmental pollution problems become increasingly severe, it is important to develop new energy capture and pollution management methods. Among these new technologies, photocatalysis has garnered significant interest because of its significant application prospects in harnessing pollution-free solar energy to degrade organic pollutants. From a fundamental scientific and technical perspective, improved optical frequency is a key research topic that provides a useful framework for studying the optical processes impacted by the local photonic environment. This type of study is especially pertinent because plasmonics emphasizes nonlinearity. Thus, near-infrared (NIR) catalysis has received considerable attention. In this review, we aimed to provide an integrated framework for NIR photocatalysis. We briefly introduce photocatalysis based on upconversion (UC) materials, including the efficiency of UC materials and the bination and energy transfer process between the semiconductor and UC particles as well as photoelectric response photocontrolled-delivery and photodynamic therapy based on NIR-responsive materials.     

Y0.795-xGdxYb0.2Tm0.005F3纳米晶合成及 Tm3+和Gd3+的上转换发光

利用水热法合成了氟化物Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃ (x=0.0,0.1,0.2,0.5,0.8)纳米晶。研究了退火后系列样品的上转换发光性质以及激发态辐射跃迁寿命。在980 nm激发下,Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃纳米微晶样品中观察到了Tm³⁺的蓝光上转换发射及紫色、紫外发射增强现象,同时还观察到Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2到基态⁸S_7/2的发射。实验结果表明:样品半个波长量级的颗粒尺寸是Tm³⁺紫外上转换增强以及Tm³⁺到Gd³⁺发生有效能量传递的重要因素。     

基于微纳光纤-单壁碳纳米管可饱和吸收体的被动调Q掺镱光纤激光器

为实现具有高脉冲能量的调Q脉冲激光输出,利用微纳光纤-单壁碳纳米管复合的方法制备可饱和吸收体,并对基于该类型可饱和吸收体器件的被动调Q掺镱光纤激光器进行研究。采用拉伸法将普通单模石英光纤拉制成微纳光纤,将其与单壁碳纳米管溶液复合,进一步制备成全光纤集成型器件。将该器件置于环形腔掺镱光纤激光器中,利用976 nm半导体激光器作为抽运源。当抽运功率为53 mW时,实现了调Q脉冲激光输出,激光中心波长为1 039 nm。进一步提升抽运功率至76 mW,可获得脉冲宽度为3.1μs、重复频率为25.5 kHz、单脉冲能量为941nJ的调Q脉冲激光输出。研究表明,利用微纳光纤制备的可饱和吸收体器件具有较高的损伤阈值,可用于实现高脉冲能量的激光输出。     

Crystal Structure and Luminescence of Eu(DBM)_3TPPO Complex

The crystal structure of tris(dibenzoylmethanato)(triphenylphosphine oxide)europium (Ⅲ), C63H51O7PEu, has been determined by single crystal X-ray diffraction. The complex crystallizes in the tri-clinic space group P 1 with two molecules in a unit cell. The cell dimensions are a=12. 336 (3), b=18. 729 (5), c=11. 502 (3) A, α=95. 86 (2), β=103.14 (2), γ=87.89 (2)0. The total number of 6969 independent reflections was used for the structure determination. The final calculated R value is 0. 055. The central europium ion is hepta-coordinated by seven oxygen atoms. The polyhedron is a distorted capped trigonal prism with the Eu-O separation of 2. 305-2. 367 A. The high resolution excitation and emission spectra measured at 77 K indicate two Eu (Ⅲ) sites in the complex. The symmetries of the Eu (Ⅲ) sites are C2v and Cs respectively. The lower symmetrical Cs site predominates. A comparison of the emission spectra for Gd(DBM)3TPPO doped by 1% Eu(Ⅲ) with those for Eu(DBM)3TPPO complex shows no significant     

二氧化锆纳米材料中三价铒离子的上转换发光

固态蓝绿光源非常适合于高强度光存储、色平板、光电和医疗诊断，迄今为止，对各种晶体中上转换发光进行了广泛的研究。三价铒离子由于其相当高的上转换发光速率被作为一种激活离子而受到研究者的表睐。我们用共沉淀法制备了掺铒离子的二氧化锆纳米材料，并对纳米的结构，颗粒大小，声子能量进行了表征；用980nmLD和F－4500荧光分析仪测量了两种样品的上转换发射光谱，并观察到强的绿色发射和弱的红色发射，出现这种发射现象的原因是由于低的掺杂浓度和低的声子能量，通过发光强度和泵浦电流关系的实验。我们得到：蓝色和红色上转换发射分别来自三光子，双光子和双光子过程。     

激发功率、退火温度及Tm3+浓度对Tm3+/Er3+/Yb3+三掺YF3粉末上转换发光性质的影响

用水热法合成了Tm³⁺/Er³⁺/Yb³⁺三掺杂YF₃上转换发光粉末,并对其进行了结构和形貌表征.对上转换发射谱的研究表明,在相对低激发功率下,可以观察到比较明亮的近白色发光,且随着激发功率的增大,上转换发射强度迅速增大并达到饱和状态,继续增大激发功率,出现发光猝灭现象.退火温度对上转换发射强度的影响表明,随着退火温度的升高,Tm³⁺,Er³⁺的所有特征发射峰均相对增强.上转换发射谱随Tm³⁺浓度变化关系表明,在相对低Tm³⁺掺杂浓度下,Tm³⁺-Er³⁺相互作用占优势,Tm³⁺把能量传递给Er³⁺,Er³⁺发射相对增强;在相对高掺杂浓度下,Tm³⁺-Tm³⁺之间交叉弛豫过程占优势,Er³⁺发射相对减弱.从实验结果看出,该粉末的上转换发光非常丰富,从紫外到红外均有发射,是一种潜在的白色上转换发光及三维固体显示材料.     

沉积法自组装三维有序的Eu(DBM)3Phen/SiO2胶体球

采用修饰的St ber法合成了300 nm的Eu(DBM)3Phen/SiO2胶体杂化球,并通过沉积法将这种胶体杂化球组装成厚度为5 mm,面积为12 cm2的三维有序结构。通过扫描电子显微镜观察发现这些胶体球在垂直于烧杯底面的所有层面中都显示了立方密堆积的结构。元素分析进一步证实了荧光分子被包埋在SiO2胶体球中。在355 nm的激发下,这种三维有序结构具有铕离子的特征发射。