微腔谐振调控下镧系掺杂纳米晶的上转换发光

镧系离子掺杂的纳米材料上转换发光(upconversion luminescence, UCL)具有广泛的应用前景.但由于UCL过程涉及受激镧系离子在多能级间的多步跃迁和多通道光子发射,发光效率一般较低.近年来,本课题组围绕微腔谐振模式调控镧系掺杂纳米晶颗粒的多色UCL进行研究,实现了高对比度的单色发光及其发光强度的极大增强.所采用的微腔结构包括基于金属薄膜或分布式布拉格反射镜的Fabry-Perot微谐振腔、帽型金属微腔、基于等离激元金属光栅结构的分布反馈式谐振腔,以及基于微晶颗粒的回音壁微腔.相关研究表明,这些微腔结构中的谐振模式对镧系掺杂纳米晶颗粒UCL的调控和增强作用不仅体现在其对发射光的Purcell效应和对激发光的局域场增强效应上,而且还体现在对镧系离子内部多能级间的多步跃迁的反馈式调控上.本文将在对上述工作介绍的基础上,对纳米晶UCL的谐振调控规律进行梳理,并对相关工作做进一步的展望.