1565nm激光泵浦Tm^3＋：Ho^3＋共掺石英光纤激光器动态特性

利用1565nm激光作为Tm3+:Ho3+共掺石英光纤激光器的泵浦带是一项较新的研究内容,动态特性能够有效反映激光振荡机制建立过程中能级粒子数和激光功率的变化情况,为系统实验的优化提供理论依据。建立了该泵浦带下系统的理论模型,基于速率方程和功率传输方程,采用离散算法,在Matlab软件中设置泵浦功率为3W、光纤长度2.5m条件下,分别对Tm3+:Ho3+共掺石英光纤的输入端、中点处和输出端的动态变化特性进行理论研究。结果表明:不同位置处,光纤对泵浦功率的吸收程度不同;光纤中粒子数和激光功率的弛豫振荡开始和持续的时间表现出较大差异,信号光振荡峰值远大于达到稳态时的功率;系统的光-光转化效率达到56%。

Ho^3＋／Tm^3＋掺杂氟磷酸盐玻璃的研究

氟磷酸盐玻璃具有声子能量低、离子键性强、稀土离子掺杂浓度高、发光效率高等优点。采用正交设计法确定氟磷酸盐玻璃的配方为44KH2P04—40AlF3·3．5H2O-10BaF2—0．1Nb2O5，并采用该配方为基质制备了稀土Ho^3＋、Tm^3＋掺杂的氟磷酸盐玻璃，通过差热分析研究了该玻璃的形成过程；研究了Ho^3＋、Tm^3＋的掺杂量和Ho^3＋、Tm^3＋在该玻璃中的能级结构，测试了玻璃样品的吸收光谱，结果表明稀土掺杂的样品在416nm、448nm、537nm、641nm、684nm、791nm和1035nm处有明显的吸收峰，当稀土离子Ho^3＋、Tm^3＋的掺杂量为0．3mol％和1．5mol％时，稀土离子的特征吸收相对最强。

Tm^3＋与Ho^3＋单掺杂锗酸盐玻璃的增益特性

制备了掺杂浓度分别为2.0mol%的Tm3+及Ho3+单掺的两种锗酸盐玻璃。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8μm)跃迁和Ho3+离子能级5I8←→5I7(2.0μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面。同时,根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子的浓度分别获得了Tm3+离子和Ho3+离子在两种不同锗酸盐玻璃基质中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。对于Tm3+离子掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值大于在氟锆酸盐、氟化物和氟氧化物玻璃中;对于Ho3+掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值也大于在氟锆铝酸盐玻璃。因此,Tm3+和Ho3+掺杂的两种锗酸盐玻璃在~1.8和~2.0μm波段的中红外激光器中将有潜在的应用前景。

掺Ho^3＋的硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性

利用三阶光学非线性特性较小的改进型硼硅酸盐玻璃作为基质和对比玻璃,用相对温度较低的固相熔融法制备了两种掺Ho3+玻璃。在调Q纳秒Nd∶YAG强激光脉冲下,使用闭孔Z-扫描技术研究了该硼硅酸盐基质玻璃及其掺Ho3+玻璃的三阶光学非线性特性。发现基质玻璃具有正的三阶非线性折射系数和非线性吸收系数,属于自聚焦反饱和吸收型的光学介质;而随着Ho3+的掺入,该硼硅酸盐玻璃的三阶非线性折射和吸收系数较基质玻璃有明显的增大,远高于一个量级。用开孔Z-扫描实验与光限幅实验进一步验证了掺Ho3+玻璃具有较高的三阶非线性吸收系数。所有的实验结果表明Ho3+的掺入提高了硼硅酸盐玻璃在532 nm处的激光防护性能。

Ho^3＋修饰的Pt/C电极对DMM的电催化氧化

通过循环伏安法(CV),计时电流法(CA)和线性扫描法(LSV)对二甲氧基甲烷的电氧化特性进行了研究.发现当用Ho3+修饰Pt/C催化剂电极后可以大幅度提高电极对DMM的电催化活性.热处理Ho3+修饰后Pt/C催化剂电极,可进一步提高该电极对DMM的电催化氧化活性.

绿色荧光粉CaMoO4∶Ho^3+结构精修及光谱性质的研究

采用溶胶凝胶法合成了荧光粉CaMoO 4∶Ho 3+。借助X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪进行表征并利用Rietveld方法对其结构进行精修。研究了Ho 3+的掺杂量对其光谱性质的影响并计算了CaMoO 4∶Ho 3+的色坐标。结果表明:Ho 3+最佳掺杂量为2%(摩尔分数),浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。该系列荧光粉的色坐标范围为x=(0.2987~0.3177),y=(0.6644~0.6897),属于绿色发光区域。CaMoO 4∶Ho 3+荧光粉在450 nm处可被有效激发,是一种有潜在价值的白光LED用绿色荧光粉。

Li^+,Bi^3+掺杂对Lu2O3∶Ho^3+,Yb^3+粉体发光性质的影响

采用高温固相法制备了Li^+、Bi^3+掺杂Lu2O3∶Ho^3+,Yb^3+粉体。用X射线衍射仪分析了合成粉体的微结构,用场发射扫描电子显微镜观测了样品的形貌及尺寸,用紫外可见近红外荧光光谱仪分析了合成粉体的上转换发射光谱以及能级寿命。结果表明:Li^+、Bi^3+掺杂的Lu2O3∶Ho^3+,Yb^3+粉体,仍然保持Lu2O3立方相结构。Li^+或Bi^3+掺杂后,合成粉体的分散性更好,颗粒更均匀,且更加接近球形,Li^+掺杂后粉体颗粒尺寸明显增加。用980 nm激发,4%Li^+或1.5%Bi^3+掺杂后,合成粉体中Ho^3+的绿光光强分别提高了约3.9倍、2.8倍。随着Li^+浓度的增加,合成粉体中Ho^3+的5S2能级寿命先增加后减小;随着Bi^3+浓度的增加,合成粉体中Ho^3+的5S2能级寿命逐渐减小。

LaF3:Yb^3+/Tm^3+、LaF3:Yb^3+/Ho^3+亚微米晶体的制备及表征

采用一步的离子热方法,以离子液体BmimBF4作为反应介质,成功制备了LaF3:Yb^3+/Tm^3+、LaF3:Yb^3+/Ho^3+自组装亚微米序列。产物发生了自组装现象,形成了类似于糖葫芦状的有趣形貌。研究发现,反应时间、反应温度、溶剂组成和混合溶剂中离子液体与水的比例等实验参数对最后产物的形貌有极大影响。这种材料具有理想的自组装形貌、良好的水分散性和明亮的上转换发光,因此使得它在生物标记和显示等领域具有潜在的应用。

Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体的增强红色上转换发光与光学温度传感性能

采用密封的坩埚下降法技术生长了一系列Lu^(3+)(摩尔分数0、0.6%、1.2%、1.8%)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体。在980 nm LD激发下,观察到单晶体的绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F_(4)→^(5)I_(8))、红光656 nm(^(5)F_(5)→^(5)I_(8))以及近红外750 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I_(7))上转换发光。从上转换发光强度随激发光强度的变化情况,确定了543 nm、656 nm与750 nm的发光为双光子跃迁过程。研究了Lu^(3+)离子掺杂浓度对其发光强度与荧光寿命的影响情况,随着Lu^(3+)掺杂浓度从0增加到1.8%,单晶体中的656 nm红光逐步增强,543 nm绿光与750 nm近红外光随之减弱,红绿光强度比从0.01增加到了1.55,而543 nm荧光寿命从1.29 ms降低至0.99 ms。Lu^(3+)离子的掺入取代Y^(3+)晶格位,改变了单晶体的局域场环境,导致上转换发光强度的变化。基于随温度变化的上转换红光656 nm(^(5)F5→^(5)I8)与绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I8)的发光强度变化,研究了1.8%Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体在298~448 K范围内的绝对灵敏度和相对灵敏度最大值分别为0.242%·K^(-1)和0.217%·K^(-1)。

亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子的制备及其发光性能研究

采用溶剂热法制备了油溶性稀土掺杂上转换纳米粒子NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+),并利用TEM、XRD、IR、荧光光谱法等考察了反应温度、反应时间、掺杂比等反应条件对纳米粒子形貌、结构、发光性能的影响。结果表明,在反应温度为300℃、反应时间为50 min、稀土离子掺杂比为NaYF_(4)∶20%Yb^(3+),2%Ho^(3+)条件下,制备出的油溶性NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子呈标准六方晶型,尺寸均一、单分散性好,平均粒径为31.55 nm。通过表面配体交换法成功将柠檬酸修饰在其表面,转为亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子。

GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)和GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)荧光粉的上转换发光特性研究

为了探究Yb^(3+),Ho^(3+)分别共掺杂在GdVO_(4)和GdPO_(4)两种基质材料的发光差异性,采用高温固相法制备GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)和GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)上转换发光材料。并采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy,Raman)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和荧光光谱对材料的结构、组成、形貌和上转换发光性能进行测试分析。结果表明,合成样品均是纯相,GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品形状为不规则块状;GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品为米粒状。在980 nm激发下,两种样品都存在绿光和红光发射。与掺杂相同浓度的GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)相比,GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品的红绿比较大,色度坐标更接近红光,在生物成像领域具有更大的应用潜力。

Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)荧光粉的合成及上转换发光性能

通过高温固相技术合成Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)上转换荧光粉。XRD结果表明,合成样品是空间群为P21/n的单斜结构的La_(7)P_(3)O_(18)晶体和少量La PO4晶体的混合物。紫外可见漫反射光谱结果证实La_(7)P_(3)O_(18)晶体是一种光学带隙为4.10 e V的间接半导体。经980 nm激光激发,Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)荧光粉发射出Ho^(3+)离子特征的蓝色(486 nm)、绿色(550 nm)和红色(661 nm)特征峰,其中,661 nm处发射峰在样品上转换发光光谱中占主导地位。此外,随着Ho^(3+)和Yb^(3+)掺杂量的增加,样品上转换发光强度先增大后减小。当Ho^(3+)和Yb^(3+)的掺杂量分别达到1%和10%(摩尔分数)时,样品出现浓度猝灭现象,其机制为电四极-电四极相互作用。泵浦功率和发光强度关系表明,样品的绿光和红光发射均源于双光子吸收过程激发。Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)晶体上转换发光色坐标位于橙红色区域。

Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZnS上转换发光及其温度传感性能

采用高温固相法成功合成了不同摩尔比(Ho^(3+)/Yb^(3+)=1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15、1∶19)的纯六方相ZnS基质上转换材料.X射线衍射对粉体的物相结构进行分析,扫描电子显微显示了荧光粉的形貌和尺寸,能量色散X射线能谱揭示了荧光粉中存在Zn、S、Ho和Yb元素.在980 nm激光的激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺ZnS的荧光粉发出肉眼可见的明亮的绿光,显示出优异的绿色上转换特性.此外,在303~623 K温度范围内研究了ZnS∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的温度传感特性,计算出最大绝对灵敏度为1.26%K^(-1),发光颜色随温度而变化.本工作的研究结果表明稀土掺杂的ZnS基质材料在温度传感应用方面具有很大的潜力.

980nm激发下Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZrO_2-ZnO粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品,重点报道了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品在980nm激发下的上转换发光现象。在常温下测试得到的发射光谱显示3个发射峰,中心波长依次为540,671和762nm,分别对应Ho3+的5S2/5F4→5I8,5F5→5I8,5S2/5F4→5I7或5I4→5I8跃迁过程。稀土离子的掺杂浓度明显影响样品的上转换发光特性,当Ho3+浓度确定的情况下,随着Yb3+含量增大,红光强度和绿光强度先减小后增大,近红外光却先增大后减小,而绿光强度与红光强度的比值一直减小。当Yb2O3含量为4.7mol%时,随着Ho3+含量增大,各波段荧光强度均减小,而绿光强度与红光强度的比值基本不变。双对数曲线显示3个波长的上转换发光的发射过程均为双光子过程,对样品的上转换发光机制做了详细的说明。XRD显示样品的均匀性良好。

Li^+增强Ho^(3+)/Yb^(3+):Y_2O_3纳米晶的上转化发光研究

采用凝胶溶胶法制备了不同浓度的Y2O3:Ho3+/Yb3+/Li+纳米晶,并且系统研究了不同掺杂浓度对上转化荧光现象的影响。首先,通过XRD图形判断了晶体结构的生成,再通过980 nm的激光器和荧光光谱仪测得的光谱图,发现了位于520~579 nm的绿光、635~674 nm的红光等两条很强的可见光,还有一条较弱的位于743~775 nm的近红外发光。最后,通过与能级图比较和分析可以得出:它们分别是5F4/5S2→5I8,5F5→5I8和5F4/5S2→5I7荧光跃迁。可以看出:在掺杂入Li+之后,上转化荧光得到了极大增强。

Yb^(3+)-Ho^(3+)共掺氟氧化物中的蓝绿上转换荧光

在 93 0nm二极管光源激发下 ,在Yb3+ -Ho3+ 氟氧化物中得到了较强的蓝绿上转换荧光 .绿光是通过 .Yb3+ -Ho3+ 间的能量传递从而实现Ho3+ 5S2 能级粒子数的布居 ,再向5I8弛豫产生的 .而产生蓝光的途径有两种 ,一是位于Ho3+的3K8能级上的粒子向基态5I8弛豫 ,二是Yb3+ -Yb3+ 离子对的共协上转换荧光 .同时认为 ,在共掺Yb3+ -Ho3+ 系统中能量传递与共协上转换同时存在 ,正是这种共存决定了蓝光段的荧光峰位随着Ho3+

Ho^(3+)对吸附CO电化学氧化的促进作用

研究了吸附在Pt/C催化剂上的Ho3+对吸附CO的电氧化的影响.结果表明,无论在中性和酸性溶液中,在较大的温度范围内,Ho3+对CO在Pt/C催化剂上的电氧化都有促进作用,其原因是吸附Ho3+的存在减弱了CO在Pt/C催化剂上的吸附强度.其次,在中性溶液中,Ho3+对吸附CO的电氧化的促进作用比在酸性溶液中大.第三,无论在酸性还是中性溶液中,温度的升高有利于发挥Ho3+对吸附CO的电氧化的促进作用.

Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺碲酸盐玻璃2.0μm发光性质研究

研究了Tm3+/Ho3+离子共掺碲酸盐玻璃的光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的各项光谱参数,推导了速率方程。表明3H4→3F4自发辐射跃迁几率很小,这一跃迁发射为一自终止系统。Tm3+离子3F4上粒子数主要来源于3H4+3H6→23F4的交叉弛豫过程。玻璃的荧光光谱表明,随着Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子3F4→3H6跃迁的1.8μm发光强度降低,而Ho3+离子5I7→5I8跃迁的2.0μm发光强度迅速升高,说明Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子和Ho3+离子间的能量转移作用逐渐加强。

LaOX:Ho^(3+)体系的荧光光谱及其配位场解析

合成了LaOX:Ho^(3+)磷光体(X^-=Cl^-,Br^-),测定了该体系在室温和液氮温度下的荧光光谱;基于双层点电荷配位场模型,计算了Ho^(3+)离子在LaOX系列基质中的配位场微扰能级,给出其荧光光谱的理论归属;这套能级与实测光谱吻合较好,并对~5I_8→~5G_6超灵敏跃迁激发带的“鞍形”结构、~5I_8→~5G_6及(~5S_2,~5F_4)→~5I_8跃迁峰的温度效应提出合理解释。

熔盐法合成Yb^(3+)、Ho^(3+)掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)及其上转换发光温敏性研究

通过熔盐法合成了Yb^(3+)、Ho^(3+)共掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)荧光粉,研究其结构、形貌、上转换荧光和荧光温度传感特性。X射线衍射结果显示,所有样品都为纯相的铋层氧化物结构,随着Ho^(3+)掺杂浓度的提高,晶格收缩,引起了(119)衍射峰向高角度偏移。扫描电镜照片显示合成的粉末样品呈片状结构,长宽分布从百纳米到微米量级,厚度小于200 nm。合成的荧光粉末材料在980 nm红外激光激发下,发出明亮的可见光,其上转换发光对温度变化有明显的响应。基于归一化荧光强度的温敏发光实验结果表明,基于绿光发射带的温敏特征在488 K时有最大灵敏度0.00497 K^(-1),在583 K时有最大相对灵敏度1.01%K^(-1)。研究表明,熔盐法合成的具有片状结构的Yb^(3+)、Ho^(3+)共掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)荧光粉在上转换荧光温度传感领域有很大的应用价值。