双激发波长拉曼光谱仪的双光路集成设计

为了提高高端探测器的利用率与增强拉曼光谱仪同时对不同物质检测的适用性,将多个波长激发的拉曼光谱仪集成设计成为一个光谱仪,将具有重要的应用价值。提出了一种基于CT结构双波长(532nm和785nm)激发的双通道拉曼光谱仪设计方法。所采用的这种设计方法基于探测器的工作特点为实现双光路结构同时工作创造了条件,从而最大程度的增加了光谱测量范围,同时该方法也实现了对探测器的有效感光面像元的充分利用并且最大程度地实现了高光谱分辨率。优化结果表明对于532nm的激发波长,分辨率为5cm^(-1)、光谱范围达到80~4200cm^(-1);对于785nm的激发波长,分辨率为3cm^(-1)、光谱范围达到200~2300cm^(-1)。

双波长近红外拉曼光谱仪及在腐蚀产物分析中的应用

在拉曼光谱测试中某些物质存在荧光发射背景,由于荧光强度一般比拉曼散射强度高几个数量级,在荧光干扰时几乎无法获得有效的拉曼光谱信号。为抑制荧光背景,可选用近红外波段激光作为激发光源,而硅基探测器在1 000 nm以上波段时光量子效率严重下降,导致近红外拉曼光谱仪器难以探测3 000 cm^(-1)以上的波段,存在荧光抑制效果与检测范围无法兼顾的问题。由于高波数的拉曼特征峰是识别材料种类和解析材料结构的重要依据,如氨基的N—H伸缩振动峰在3 300 cm^(-1)附近、 OH-伸缩振动峰在3 650 cm^(-1),这些基团是分析材料腐蚀产物、水合物、有机物等的重要依据。因此,迫切需要开发一种解决拉曼光谱仪器无法兼顾荧光抑制效果和检测光谱范围问题的方法。该工作提出一种采用光谱仪固定检测波段、 730和830 nm双波长激光“接力”激发的方案(即830 nm激发低波数拉曼、 730 nm激发高波数拉曼)。通过双激光波长“接力”激发、固定检测波段的新设计,可有效拓宽检测范围至200~3 700 cm^(-1),并且不会降低光谱分辨率(达到6 cm^(-1)),与此同时整机光路无机械可动部件,可靠性高便于实现便携式设计。通过样机进行测试,证明该技术方案具备高灵敏度、较好荧光抑制效果、宽检测范围和较高光谱分辨率等优势。通过研制的双波长近红外拉曼光谱仪获得了铀腐蚀产物、有机涂层下的LiH潮解产物的清晰拉曼信号,解决了特种材料无损检测的技术难题。该技术也适用于其他研究及检测领域,特别是拉曼散射截面小、荧光背景高的物质检测。由于双波长近红外拉曼光谱仪可覆盖200~3 700 cm^(-1)检测范围,为多数水合物、含羟基及氨基官能团物质的拉曼检测提供了一种可行的技术途径。

双激发波长响应的Sr_(2)Gd_(1-x)NbO_(6):xEu^(3+)的荧光性能与热稳定性

针对目前钙钛矿型红色荧光粉热稳定性较差的问题,以带隙和结构可调变的双钙钛矿型Sr_(2)GdNbO_(6)为基质、Eu^(3+)为激活离子,采用高温固相法成功制备双钙钛矿型Sr_(2)Gd_(1-x)NbO_(6):xEu^(3+)(x=0.04~0.12)红色荧光粉,通过X射线衍射、紫外-可见分光光度和荧光光谱分析对目标产物进行表征。结果表明:合成的荧光粉具有单斜晶体结构,其空间群为P21/c。结构分析表明:掺杂的铕以Eu^(3+)的化合态取代了基质Sr_(2)GdNbO_(6)中的Gd^(3+),形成了单一晶体结构的荧光粉。Sr_(2)Gd_(1-x)NbO_(6):xEu^(3+)荧光粉在蓝光λ_(ex)=468 nm和近紫外λ_(ex)=395 nm双波长激发下均呈现红橙色发射光,主发射峰中心波长位于622 nm和593 nm处,分别归属于Eu^(3+)的^(5)D_(0)→^(7)F_(2)和^(5)D_(0)→^(7)F_(1)能级跃迁。当Eu^(3+)的掺杂量为x=8%(摩尔分数),其蓝光激发的发光量子效率达到最高值16%。对比分析了双波长激发下温度(295~568 K)对其荧光强度和发光量子效率的影响。结果表明:蓝光λ_(ex)=468 nm激发下该荧光粉不仅发光量子效率高,而且其耐热稳定性也更高。在蓝光激发下样品Sr_(2)GdNbO_(6):0.08Eu^(3+)的荧光衰减平均寿命为0.841 ms,色坐标为(0.648、0.368),发光色纯度达到93%,是一种具有应用潜在前景的双波长响应的新型红色荧光材料。

切换式双波长激发在掺镱和铒镱共掺复合式光纤激光器中的实现

抽运旁通腔型的掺镱光纤(YDF)激光器内剩余的抽运光功率随着入射抽运功率的变化呈现出光学双稳特性,这导致了用它来抽运另一个分叉腔的铒镱共掺光纤(EYDF)增益介质可获得第二个信号波长激发的可能性。根据这一原理,从实验上获得了1040 nm和1537 nm两个激发线的可切换振荡,这表明基于掺镱光纤激光器光学双稳态的复合腔结构(掺镱光纤激光器的抽运旁通腔和铒镱共掺光纤分叉腔)是实现切换式双波长光纤激光器光源的一个简单有效的方法。

构建NaYF_(4):Yb^(3+)/Ho^(3+)/Ce^(3+)@NaYF_(4):Yb^(3+)/Nd^(3+)纳米核壳结构增强Ho^(3+)离子的上转换红光发射

三阶Ho^(3+)离子的红光发射位于生物组织的“光学窗口”中,在生物医学领域具有巨大应用前景,增强其红光发射已成为大家关注热点.为此,本文借助外延生长技术构建NaYF4:Yb^(3+)/Ho^(3+)/Ce^(3+)@NaYF4纳米核壳结构,并在其外壳中引入不同浓度的敏化离子Yb^(3+)和Nd^(3+)离子,以构建新的能量传递通道,实现Ho^(3+)离子的上转换红光发射增强.实验结果表明:在近红外光980 nm及800 nm激发下,NaYF4:Yb^(3+)/Ho^(3+)/Ce^(3+)@NaYF4:Yb^(3+)和NaYF4:Yb^(3+)/Ho^(3+)/Ce^(3+)@NaYF4:Yb^(3+)/Nd^(3+)核壳纳米结构均可实现Ho^(3+)离子的红光发射增强,最高可增强6.1倍,主要是由于外壳中的敏化离子可传递更多的激发能给Ho^(3+)离子.同时,研究发现在双波长(980 nm+800 nm)共激发下,NaYF4:20%Yb^(3+)/2%Ho^(3+)/12%Ce^(3+)@NaYF4:15%Yb^(3+)/20%Nd^(3+)核壳纳米晶体的红光发射强度明显高于两个单一波长激发下的红光发射强度及其之和,其原因是由双波长共激发的协同效应所致.由此可见,通过引入不同敏化离子构建多模式激发的稀土掺杂纳米核壳结构,不仅可实现上转换红光发射的增强及激发的有效调控,且可为进一步拓展该类材料在生物医学、防伪编码、多色显示等领域中的应用提供新思路.

Penetration depth at various Raman excitation wavelengths and stress model for Raman spectrum in biaxially-strained Si

The carrier mobility of Si material can be enhanced under strain,and the stress magnitude can be measured by the Raman spectrum.In this paper,we aim to study the penetration depths into biaxially-strained Si materials at various Raman excitation wavelengths and the stress model corresponding to Raman spectrum in biaxially-strained Si.The experimental results show that it is best to use 325 nm excitation to measure the material stress in the top strained Si layer,and that one must pay attention to the distortion of the buffer layers on measuring results while 514 nm excitation is also measurable.Moreover,we established the stress model for Raman spectrum of biaxially-strained Si based on the Secular equation.One can obtain the stress magnitude in biaxially-strained Si by the model,as long as the results of the Raman spectrum are given.Our quantitative results can provide valuable references for stress analysis on strained materials.