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。     

Cr4+在MgCaBa-铝酸盐玻璃中的发射及光学增益

研究了四价铬离子掺杂的MgCaBa-铝酸盐玻璃在近红外区的发射光谱,既有源于¹E—³A₂跃迁,位于1.18μm处的窄带,又有源于³T₂—³A₂范围在1.1～1.4 μm内的宽带,利用ASE(Amplified Spontaneous Emission)方法研究了其增益特性,测量了在 632.8nm激发下不同激发长度下的发射光谱,得到其光学增益系数在1.18μm和1.24 μm处分别为B_E=(0.7±0.04)mm^-1和B_T=(0.05±0.005)mm^-1,并根据这种材料的光谱性质,对其作为近红外可调谐激光介质的可能作出评估。     

Eu3+掺杂的玻璃材料的黄昆因子与无辐射跃迁

本文提出了从Eu^3 掺杂的玻璃材料激发光谱中声子边带确定黄昆因子的方法,并对制备的不同组份玻璃材料的黄昆因子进行了计算,研究了黄昆因子对玻璃组份的依赖关系,同时讨论了材料的无辐射跃迁行为。     

一种新型液压微耕机的结构设计

鉴于传统微耕机的操控性和舒适性不好,分析其结构原理的优缺点后,提出了用液压动力总成代替传统机械动力总成的新型液压微耕机.依据其结构原理,进行了三维建模设计,并通过虚拟装配做成虚拟样机进行运动仿真试验以优化三维模型.由最终的三维模型做成了原理验证机并进行了实机试验.试验表明:新型液压微耕机的操控性和舒适性都得到了很大的改善,对于传统微耕机的改进升级有较大的指导价值.     

Optimum fluorescence emission around 1.8 μm for LiYF4 single crystals of various Tm3＋-doping concentrations

In this paper, optical spectra of LiYF4 single crystals doped with Tm3＋ ions of various concentrations are reported. The emission intensity at 1.8 ktm first increases with increasing Tm3＋ concentration, and reaches a maximum value when the concentration of Tm3＋ is about 1.28 mol%, then it decreases rapidly as the concentration of Tm3＋ further increases to 3.49 mol%. The emission lifetime at 1.8 p.m also shows a similar tendency to the emission intensity. The maximum lifetime of 1.8 μm is measured to be 17.68 ms for the sample doped with Tm3＋ of 1.28 mol%. The emission cross section of 3F4 level is calculated. The maximum reaches 3.76 × 10 -21 cm2 at 1909 nm. The cross relaxation （3H6, 3H4 →3 F4, 3F4） between Tm3＋ ions and the concentration quenching effect are mainly attributed to the change of emission with Tm3＋ concentration. The largest quantum efficiency between Tm3＋ ions is estimated to be ,-147% from the measured lifetime and calculated radiative lifetime. All the results suggest that the Tm3＋/LiYF4 single crystal may have potential applications in 2 μm mid-infrared lasers.     

Er~(3+),Yb~(3+)共掺杂Y_2O_3纳米晶体粉末中1.5μm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。     

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。     

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。