Er∶Yb∶KGW激光晶体生长及缺陷研究

采用顶部籽晶(TSSG)法生长Er:Yb:KGW晶体.通过研究助熔剂的种类、组成与溶质的比例关系对晶体生长的影响,设计了合理的工艺条件:转速:30～40 r·min-1;拉速:1～2 mm·d-1;降温生长速率:0.05 ℃·h-1;降温速率:15 ℃·h-1;生长周期:15～20 d.通过对晶体缺陷的观察分析认为,晶体裂缝及包裹物等缺陷与生长工艺条件密切相关,应尽量减少生长过程中的温度、浓度及生长速度的波动,保持晶体的稳态生长.

Er:Yb:YCOB晶体制备及其激光二极管抽运激光特性

研究了Er:Yb:YCa_4O(BO_3)_3(简称 Er:Yb:YCOB)的多晶制备和单晶生长,用提拉法生长出光学质量优良的Er:Yb:YCCOB单晶,测量了其吸收光谱和荧光光谱,分析了其能级和泵浦原理,并进行了以激光二极管为抽运源的激光试验,实现了Er:Yb:YCOB晶体的在1.55μm附近110mW的激光输出,且斜效率达18.9％。

Gd_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+)上转换纳米纤维的制备与表征

采用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合制备了PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,将其进行热处理,得到Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.采用XRD、SEM、TG-DTA、FTIR和荧光光谱对样品进行了表征.结果表明:复合纳米纤维为无定型,Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.复合纳米纤维的平均直径约为140nm,经过600℃焙烧后,获得了直径约60nm的Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.当焙烧温度高于600℃时,复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为81%.复合纳米纤维的红外光谱与纯PVA的红外光谱一致,600℃以上时,生成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm激光激发下发射出中心波长为522nm、560nm的绿色和659nm的红色上转换荧光,对应于Er3+离子的2H11/2/4S3/2→4Il5/2跃迁和4F9/2→4Il5/2跃迁.在Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维形成过程中,PVA分子起到了导向模板作用.PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维在热处理过程中,PVA分解挥发,稀土硝酸盐分解并氧化生成Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米颗粒,这些纳米颗粒相互联结起来形成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.

β-NaYF_4:Yb,Er复合丝素荧光薄膜的制备与表征

采用高温热分解法合成β-NaYF_4:Yb,Er纳米晶体,然后将丝素薄膜作为柔性基底材料与β-NaYF_4:Yb,Er复合制备了一种丝素基荧光薄膜。使用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X-射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见分光光度计、荧光光谱仪对β-NaYF_4:Yb,Er和丝素基荧光薄膜进行表征。结果表明:β-NaYF_4:Yb,Er纳米晶体平均粒径35 nm,分散性良好,六方相,表面包覆油酸。β-NaYF_4:Yb,Er纳米晶体质量浓度对丝素基荧光薄膜的透光率有重要影响,随β-NaYF_4:Yb,Er质量浓度的提高,丝素基荧光薄膜的透光率不断减小。丝素基荧光薄膜在980 nm激光器激发下荧光光谱图中有3个发射峰,分别对应于Er3+离子~2H_(11/2)→~4I_(15/2)(520 nm)、~4S_(3/2)→~4I_(15/2)(540 nm)、~4F_(9/2)→~4I_(15/2)(660 nm)能级跃迁,其主要的发光机制是能量传递上转换。

YF_3:Yb^(3+),Er^(3+)纳米上转换发光材料的制备与表征

以Y2O3、Er2O3、Yb2O3和不同氟源(NaBF4、NaF和NH4F)为原料,利用PEG-2000辅助的水热法合成出不同形貌的YF3:Yb3+,Er3+纳米上转换发光材料,考察了不同反应时间和不同氟源对样品形貌和晶相的影响。SEM照片表明:不同的反应时间和不同氟源对YF3:Yb3+,Er3+纳米粒子的形貌和尺寸影响较大。XRD分析表明:加NaBF4和NaF所得的样品均为正交晶系的YF3,加NH4F所得样品为立方晶系的YF3。上转换发射光谱表明:不同氟源和在不同温度下所得样品的发射光谱均可以观察到在522nm到545nm之间的绿光发射带和位于653nm附近的红光发射峰,分别对应于Er3+的2H11/2、4S3/2→4I15/2跃迁和4H9/2→4I15/2的跃迁。不同氟源所得样品的红绿光强度有所不同,随着反应时间的增加,发光强度有所增强。

NaYF4：Yb,Er红色上转换发光纳米粒子的合成

利用热分解方法在油酸和十八胺的混合溶剂中合成了红色上转换发光的α-NaYF4：Yb,Er纳米粒子,通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及980nm激发下的上转换发光光谱等方法进行表征,结果发现,在溶剂油酸和十八胺混合溶剂中,虽然反应时间和温度不同,但产物均为立方相结构且光学性能几乎呈现纯的红色发射光,说明可以在很广泛的范围内合成具有良好的红色上转换发光的NaYF4：Yb,Er纳米粒子。

Na_3ZrF_7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

采用热分解法制备多种核壳结构的Na_3ZrF_7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究。在980 nm激发光激发下,与单核的Na_3ZrF_7:Er^(3+)2%,Yb^(3+)20%纳米颗粒相比,核壳结构的Na_3ZrF_7:Er^(3+)2%,Yb^(3+)20%@Ca F2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍。把Yb^(3+)/Nd^(3+)共掺的四方相Na YF4层包覆在Na_3ZrF_7:Er^(3+)2%,Yb^(3+)20%@Ca F2纳米颗粒上,我们实现了Na_3ZrF_7@Ca F2@Na YF4纳米颗粒在808 nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释。

1.5μm波段多波长Er:Yb:YAl_3(BO_3)_4激光器

采用熔盐法获得了Yb3+和Er3+离子掺杂浓度分别为25和1.1at.%的YAl3(BO3)4晶体。利用970nm半导体激光器作为泵浦源,通过调节其准连续运转的占空比实现了增益介质在不同晶体温度下的激光运转,并分析了不同Er:Yb:YAl3(BO3)4晶体温度对1.5μm波段输出波长的影响。在端面泵浦的平-凹腔中,分别实现了1600、1550、1540、1520nm4种波长的激光运转,其斜率效率分别为21%、6%、17%、15%。当吸收泵浦功率为15.7W时,这4种激光波长的最大准连续输出功率分别达到2.4,0.64,1.5和1.2W。这种输出波长的温度效应有可能成为一种获取1.5μm波段特定应用波长激光的方法。

两亲配体包覆法制备水溶性Mn^(2+)掺杂NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子

采用水热法,以稀土硝酸盐为原材料合成了油酸(OA)包覆的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)(Mn^(2+)dopedNa YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+))纳米粒子(UCNPs),然后将氨基修饰的聚乙二醇与聚马来酸酐十八烯反应生成的两亲性聚合物m PEG-PMAO作为亲水性配体,通过两亲配体包覆法制备具有水溶性的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)对合成的样品进行了表征.结果表明,m PEG-PMAO聚合物包覆的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子具有较好的水分散性,且粒子的平均粒径约为17.25 nm.

水分散性发红光Mn^(2+)掺杂NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)上转换纳米粒子的合成

以稀土硝酸盐为原料,采用水热法合成油酸包覆的发红光Mn^(2+)掺杂NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)(Mn^(2+)doped-NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+))上转换纳米粒子,然后以曲拉通磷酸酯为亲水性配体,通过配体交换法将油酸包覆的油分散性Mn^(2+)doped-NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)上转换纳米粒子转变成曲拉通磷酸酯包覆的水分散性纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)及热重分析仪(TGA)对合成样品进行表征.结果表明:曲拉通磷酸酯包覆的Mn^(2+)doped-NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)上转换纳米粒子平均粒径为19.54 nm,具有良好的水分散性.

Yb^(3+),Er^(3+)和Tm^(3+)三掺YF_3/Y_2O_3纳米粉未的白色上转换发光研究

采用溶胶凝胶法,合成YF_3/Y_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)样品.通过TEM,XRD,Raman及荧光分光光度计对样品的形貌、物相及上转换发光进行表征.结果表明,在980nm激光激发下,Y_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)样品在Tm^(3+)掺杂浓度较低时,因Y_2O_3基质具有较大的声子能量,能够实现白色上转换发光.Y_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)纳米粒子有望在白色激光器、白色荧光粉及生物医学荧光标记等方面发挥更大的作用.

反应温度对生物标记用Na_3ZrF_7:Yb^(3+),Er^(3+)纳米探针上转换发光的影响

目的:研究温度对上转换发光性能的影响。方法:通过水热法制备Na3Zr F7:Yb3+,Er3+纳米粒子;采用TEM,XRD和荧光光谱探究合成温度对其上转化发光性能的影响。结果:温度变化会影响纳米粒子的尺寸和晶型,进而影响其上转换发光。结论:Na3Zr F7:Yb3+,Er3+纳米粒子的发光强度随合成温度的升高而逐渐增强。

NaY_(0.98-x)F_4:Yb_x/Er_(0.02)纳米晶体的制备及表征

以高温油相法合成了NaY0.98-xF4:Ybx/Er0.02(x=0.2、0.4、0.6、0.8、0.98)纳米晶体,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计对制备的产品进行表征。XRD结构显示合成的NaY0.98-xF4:Ybx/Er0.02产品均为六方相;SEM结果表明晶体呈六边形盘状;上转换荧光光谱显示在相同激发功率条件下,随着Yb3+掺杂浓度的提高,绿光和红光的发光强度均降低,红光/绿光强度比升高。

有机配体对NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子形貌和发光性能的调控研究

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子(UCNPs),并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明,有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌,且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著,强度大约增加了9倍。此外,本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明,在30~90℃之间,其发光强度随着温度的升高而降低;在强酸和强碱环境中,其发光强度显著降低,而在pH为5~6时,其发光强度最大。

敏化离子Yb^(3+)对Er^(3+):Yb^(3+):YCa_4O(BO_3)_3晶体光谱参数的影响

通过对Er3+ 单掺和Er3+ 、Yb3+ 双掺YCa4 O(BO3) 3(简称为Er :YCOB和Er :YYCOB)室温吸收谱的测量和计算 ,发现Yb3+ 的敏化作用十分显著 ,以至于Judd -Ofelt(JO)理论的传统算法不能奏效 .本文用数值法和联立法求解了全部JO参数 ,计算了能量转移的量值 .JO参数表明 ,Er :YYCOB在InGaAs二级管激光泵浦下 ,有望产生 15 0 0nm左右的红外激光输出 .而Er:YCOB ,由于Er3+ 离子在此波长附近的重复吸收损耗较大 ,红外激光输出的可能性很小 .

生物标记用NaYF_4:Yb^(3+),Er_(3+)荧光探针的紫外上转换发光

目的:开发980 nm激发紫外上转换发光的纳米粒子。方法:采用热解法合成Na YF4:Yb3+,Er3+;通过TEM、XRD和荧光光谱等方法对样品进行形貌、结构和发光性能的表征,研究紫外上转换发光性能。结果:Na YF4:Yb3+,Er3+纳米材料可产生波长为321、380和410 nm的紫外上转换发光。结论:980 nm二极管激光器可激发Na YF4:Yb3+,Er3+纳米粒子产生紫外上转换发光。

LD端面泵浦Er:Yb:glass/Co:MALO晶体热效应分析

为了减弱激光二极管端面泵浦固体激光器热效应的影响,提高激光谐振腔稳定性及改善激光器的输出特性,以激光二极管端面泵浦Er:Yb:glass/Co:MALO晶体为研究对象,采用有限元分析方法,并根据热传导理论对其进行多物理场耦合热效应分析,系统分析了非键合和键合晶体、泵浦中心波长、功率以及束腰半径对激光晶体的温度场、热应力场以及形变量的影响。结果表明:键合晶体中Co:MALO晶体不仅起到了被动调Q的作用,还起到了热沉的效果,可以有效改善晶体内部的温度分布、热应力和形变量。中心波长为940 nm的泵浦对晶体的穿透性远高于976 nm,采用940 nm的泵浦可以改善晶体的最高温度,但976 nm泵浦结构是扩散键合较安全的结构。由于增大泵浦功率会导致晶体单位面积功率密度分布的增加,热效应也会加剧,泵浦功率增大100 mW对应温度增加9 K,热应力增加1.5 MPa,热形变增加0.5μm。减小泵浦光束半径也会导致热效应的增加,但影响相较于功率不明显。理论分析结果可为激光二极管端面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃1.5μm固体激光器减小热效应的合理优化设计提供数据理论支持。

Gd_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+)纳米粒子的本征红色上转换发光

采用溶胶凝胶法合成Gd_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+).实验结果表明,在980nm激光激发下,Yb^(3+)含量仍为1mol%,仅当Er^(3+)含量增加时,样品发光颜色由绿色略向黄色区域移动;维持Er^(3+)含量为1mol%,样品上转换发光颜色随Yb^(3+)含量增加由绿色经黄色向红色区域移动.Gd_2O_3:Yb^(3+),Er^(3+)纳米粒子有望作为纯红色上转换发光材料应用于激光器,也可以用于生物荧光标记.

Mn2+掺杂BaGdF5:Yb/Er上转换纳米粒子的制备及其表征

本文通过一锅法制备出聚乙二醇(PEG)稳定的Mn2+掺杂的BaGdF5:Yb/Er纳米粒子(NPs)。傅里叶变换红外光谱证明PEG被成功修饰在Mn2+掺杂的BaGdF5:Yb/Er纳米粒子表面。透射电镜(TEM)结果说明:逐渐增加Mn2+掺杂的含量,纳米粒子的尺寸大约从20 nm转变到10 nm;X射线衍射(XRD)证明Mn2+掺杂的含量X%(X=0,10,20,30,40,50)变化,纳米粒子的晶体结构并无明显变化;荧光光谱证明;Mn2+掺杂可以提高纳米粒子的上转换荧光强度。

Shape-Controlled Synthesis and Upconversion Luminescence of Y2O3: Yb, Er Microstructures

The Y2O3: Yb3+ , Er3 + microstructures were fabricated by a hydrothermal method without surfactants.The microstructures structure was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM,KYKY 1000B).The up-conversion luminescence spectra were studied under 978 nm laser diode excitation.In Yb3 + and Er3 + codoped Y2 O3 microcrystals, the relative intensity of green emission became stronger as the morphology of sample changed from wires to films.