Yb^(3+)离子的能量上转换机制的探讨

本文首次报道了稀土离子Yb3+的多个能量上转换荧光带。并找到了其规律。因为Yb3+的4f电子组态在可见光波段范围内只有一个激发态能级,因此采用现有上转换机制无法进行解释,本文提出了一种碰撞理论的新机制,这可能对稀土掺杂能量上转换提供新的理论依据。

溶剂热法制备Ca_(0.65)La_(0.35)F_(2.35):Yb^(3+)/Er^(3+)及其发光性能的研究

以油酸,辛醇和乙二醇作为溶剂体系,采用溶剂热法合成出Yb/Er共掺杂的Ca_(0.65)La_(0.35)F_(2.35)上转换纳米颗粒。通过改变前驱体Yb^(3+)浓度制备样品,并借助使用X-射线衍射仪(XRD)、荧光光谱仪和扫描电镜(SEM)对颗粒进行表征,结果表明,当Yb^(3+)离子浓度为20%时,得到红光发射较强的立方相的Ca_(0.65)La_(0.35)F_(2.35),样品形貌较均匀,尺寸小。因此在生物成像、检测等领域具有潜在的应用价值。

Pb^(2+)掺杂导致的CaF_2中Yb^(3+)离子三聚体合作发光猝灭

利用978 nm近红外光激发样品Ca F2∶Pb2+,Yb3+,在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0"1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明:在这个材料体系中,Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高,Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏,导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏,从而引起合作荧光猝灭,并对在Ca F2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。

掺Yb^(3+)晶体宽带可调谐激光输出特性(英文)

三块掺杂率均为5%的Yb3+激光晶体Yb:LSO、Yb:GSO和Yb:GYSO在完全相同的实验条件下由同一块熔融石英棱镜实现了可调谐激光的输出,调谐范围分别为70nm、66nm和74nm.在输出镜透过率为6%时,LSO晶体的光-光转换效率为38.3%;GSO晶体在三者中容易获得更长波长的高功率输出;GYSO晶体由于具有较为平滑的调谐曲线而更容易获得锁模激光.

GdAl3(BO3)4及其Yb^3＋激活激光晶体的研究

采用顶部籽晶法从K2Mo3O10-B2O3助熔剂体系中生长出尺寸达到20mm的GdAl3(BO3)4(简称GAB)和Yb3+激活的晶体。测试了GAB晶体的〈100〉和〈001〉轴向热膨胀系数,确定了透光波长范围,计算了有效倍频系数和相位匹配角随波长的变化,结果表明GAB晶体在整个透光范围内均可实现相位匹配。测定了Yb3+:GAB晶体在室温下的偏振吸收和荧光光谱,进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在1046nm处实现了2.1W激光输出,斜率效率达到58%。

掺Yb^(3+)闪烁晶体的研究进展

掺Yb3+闪烁晶体是新近发展起来的一类闪烁体,有可能用于探测太阳中微子.本文简要介绍了掺Yb3+闪烁晶体的电荷迁移发光的机理以及基质晶体对温度猝灭与浓度猝灭的影响.综述了具有石榴石结构和钙钛矿结构的两类掺Yb3+闪烁晶体的研究进展,特别是Yb:YAG和Yb:YAP晶体的生长、闪烁性能以及应用前景.最后,对掺Yb3+闪烁晶体的未来研究方向做了展望.

Yb^3＋／Er^3＋双掺氟氧硅酸盐玻璃

系用熔融技术制备了Yb^3＋／Er^3＋双掺氟氧化物微晶玻璃，通过实验确定了掺稀土离子微晶玻璃的配比、熔化温度和退火温度。采用ACTO-2758光谱仪测得样品的拉曼光谱，并讨论基质成分的声子能对发光效率的影响。采用日本产的Hitachi F-4500荧光光度计，激发波长为980nm激光器测定了样品的发射光谱。通过对光谱的分析，建立了上转换发光机制。测量了发光强度与抽运功率的关系，通过非线性拟舍得出的斜率，确定了样品的528nm，542nm和655nm发射均为双光子过程。

980nm激光激发下Er^(3+)和Yb^(3+)共掺杂氟氧玻璃的上转换发光

制备了一种新型的上转换发光材料 ,它不仅具有较高的上转换发光效率 ,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为 5 8.5 2 %PbF2 34.4 3%GeO2 3%Al2 O3 0 .0 5 %Er2 O3 4 %Yb2 O3 ,其中GeO2 为玻璃形成体氧化物 ,PbF2 和Al2 O3 为调整剂 ,以共掺杂Er3 + 和Yb3 + 离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在 980nm半导体激光器激发下的上转换发光光谱 ,观察到很强的 6 5 8nm的红光和 5 4 8,5 2 6nm的绿光 ,而且红光的发射强度远远强于绿光。通过对上转换发光强度与激发强度关系曲线的拟合 ,表明此材料的绿光发射和红光发射都为双光子过程。研究了激发光的工作电流与上转换荧光强度的关系 。

Yb^(3+)/Ho^(3+)双掺氟氧硅酸盐微晶玻璃

用熔融技术制备了Yb3+/Ho3+双掺氟氧化物微晶玻璃,通过实验确定了掺稀土离子微晶玻璃的配比、熔化温度和退火温度。采用Hitachi F-4500荧光分光光度计,激发波长为980nm激光器测定了样品的发射光谱。通过对光谱的分析,建立了上转换发光机制。测量了发光强度与抽运功率的关系,通过非线性拟合得出的斜率,确定了样品的540nm和650nm发射均为双光子过程。

Yb^3＋掺杂氟磷玻璃光谱激光性能研究

采用高温熔融法制备了一种新的Yb^3＋掺杂氟磷玻璃（AFG），测量了该玻璃的折射率nd（1．5705）及Yb^3＋离子0v5龙能级的荧光寿命rf（1．80ms），测试了它的吸收光谱、荧光光谱及析晶稳定性能，应用倒易法计算了Yb3’的受激发射截面可达0．928pm^2，增益系数可达1．6704pm^2·ms。得到了较为理想的激光性能参数：激发态最小粒子数为0．1941，饱和抽运强度为6．1975kW／cm^2，最小抽运强度为1．2029kW／cm^2。研究结果表明该AFG玻璃的部分光谱激光性能优于其他Yb^3＋掺杂基质玻璃，是实现超短脉冲激光输出的优良基质材料。

掺Yb^3硼磷酸盐玻璃物理和光谱性能研究

通过熔融法制得了一种新型掺Yb^3＋的（60-X）P2O5-xB2O3-40ZnO（x=5，10，15，20，25，30％（摩尔分数））系统激光玻璃，并分析了B2O3含量对玻璃结构、物理性能和光谱性能的影响。结果表明，随B2O3含量增加，玻璃由链状变为类似石英玻璃的三维网络结构，力学和热学性能逐步得到改善，并在20％（摩尔分数）B2O3时具有最佳值，当B2O3含量超过20％（摩尔分数）后，玻璃中[BO3]三角体含量开始增多，结构变得松散，力学和热学性能变差，当B203含量达到30％（摩尔分数）时玻璃发生了分相现象。随B2O3含量增加，积分吸收截面在3．77-4．11×10^4pm^3之间，受激发射截面在0．726-0．816pm^2之间，荧光寿命在0.903-0.965ms之间，增益系数在0．662-0.737pm^2．ms之间，最小泵浦强度在1．128-1．398kW／cm^2之间变化。这类硼磷酸玻璃有望成为高平均功率固体激光器的候选基质。

GdAl_3(BO_3)_4及其Yb^(3+)激活激光晶体的研究

采用熔盐顶部籽晶法从K_2Mo_3O_(10)-B_2O_3助熔剂中生长出尺寸为20mm的优质GdAl_3(BO_3)_4(简称GAB)和Yb^(3+)激活的激光晶体。确定了GAB晶体的透光波长范围、折射率和倍频系数随波长的变化,结果表明其在整个透光范围内均可实现相位匹配,显示了其作为倍频晶体和自变频晶体的应用前景;测定了Yb^(3+):GAB晶体在室温下的偏振吸收、荧光光谱和荧光寿命,并进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在～1.04μm波段实现了～2.2W激光输出,斜率效率达到53%,显示出Yb^(3+):GAB晶体的潜在应用前景。

退火对Er^(3+)和Yb^(3+)共掺氟氧化物微晶玻璃样品上转换发光的影响

测量了Er3+和Yb3+掺杂氟氧化物微晶玻璃退火前后两种样品的吸收光谱、激发光谱、上转换发光光谱及其强度随泵浦光强的变化 。

掺镱磷酸盐激光玻璃荧光寿命的研究

测量了掺镱磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。提出了获得玻璃荧光寿命的三种不同的方法。分析和研究了OH基、碱金属氧化物、Yb3+离子浓度以及玻璃基质成分等因素对磷酸盐玻璃荧光寿命的影响。研究表明,它们分别通过缩短Yb3+离子亚稳态的寿命、增多非桥氧数、寿命淬灭效应以及多声子弛豫过程等机制来降低掺镱磷酸盐玻璃的荧光寿命。

Yb^(3+)掺杂锌锗碲酸盐玻璃的热分析、光谱和激光性质

设计了组成为0.70TeO2 (0.20-x)ZnO xGeO2 0.05La2O3 0.025K2O 0.025Na2O 0.01Yb2O3 (摩尔分数x=0, 0. 05, 0. 10, 0 .15和0 .20)的碲酸盐激光玻璃,测试了热学性质、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.计算了Yb3+离子的吸收截面、受激发射截面、荧光有效线宽等参数.结果表明,组成为0.70TeO2 0.20GeO2 0.05La2O3 0 025K2O 0. 025Na2O的玻璃具有优于著名的碲锌钠(TZN)玻璃的热稳定性, 高的受激发射截面(1 .23 pm2),长的荧光寿命(0 .92 ms)和宽的荧光有效线宽(77 nm).通过激光性能评价,最小抽运强度为0.98 kW/cm2,表明掺Yb3+组份的碲酸盐玻璃是实现高能短脉冲可调谐激光器的理想增益介质.

碱金属氟化物对掺Yb^(3+)氟磷酸盐玻璃析晶稳定性和光谱性质的影响

研究了碱金属氟化物对掺Yb3+氟磷玻璃的光谱性质和析晶稳定性能的影响。运用倒易法计算了Yb3+的发射截面。结果显示,LiF的引入对吸收和发射截面的提高作用较大并出现最佳引入量极值,其次为KF。碱金属氟化物的引入可提高二元体系的析晶稳定性能,使玻璃网络结构得到改善;拉曼光谱显示二元体系中引入YbF3后玻璃网络结构得到增强,而在引入碱金属氟化物的三元体系中掺杂YbF3后破坏了网络完整性,降低系统析晶稳定性能。

Yb^(3+)掺杂氟铝酸盐玻璃的光谱性质

根据测得的Yb3 + 离子在氟铝酸盐玻璃中的吸收光谱和荧光光谱 ,分析了Yb3 + 离子在氟铝酸盐玻璃中的吸收和发射特性 ,计算了Yb3 + 离子的发射截面 ,讨论了Yb3 + 离子的荧光自吸收效应和浓度猝灭效应。结果表明 ,自吸收效应使Yb3 + 离子实测发射截面与计算所得发射截面存在较大差异并使荧光强度降低 ,高掺杂时Yb3 + 向杂质Er3 +

(Pr^(3+),Yb^(3+))共掺氟化物玻璃上转换敏化发光

实验中选用Pr3+和Yb3+:ZBLAN玻璃作为频率上转换发光材料,并详细说明了选用这种材料的原因;分析了上转换发光强度与抽运光强度和离子掺杂浓度的关系,从而得出了实现较清晰双频上转换三维立体图像的实验条件.

高平均功率固态激光器的实验研究

高平均功率固态激光器在先进制造业和激光武器等领域有重要应用。本文从激光工作物质激活离子的选择、基质的不同对激光器性能的影响等方面来进行研究,得到Yb:LuAG晶体是一种应用于高平均功率激光器中更具潜力的增益介质的结论。通过该研究,学生在掌握了激光器相关知识的基础上,培养了科研能力和创新思维。

掺镱飞秒激光晶体研究进展

飞秒激光在军事、医学、通讯、加工等领域有着重要应用,已经成为新世纪激光技术领域的研究热点。得益于激光二极管(LD)的快速发展,以LD作为泵浦源成为新型全固态飞秒激光器的发展趋势。Yb^3+离子掺杂的激光晶体材料因其独特的能级结构、宽带吸收与发射等优势,逐渐成为LD直接泵浦并实现1.0μm飞秒激光输出的重要增益介质。详细总结了当前掺Yb^3+飞秒激光晶体的研究进展,分析了目前存在的主要问题,给出了未来飞秒激光晶体发展的两个建议方向:高效率小功率飞秒激光和大功率高能量飞秒激光。以Yb^3+:Sr3Y2(BO3)4晶体为例,详细研究了其晶体生长、光谱、连续与飞秒激光性能,并实现了中心波长在1060 nm处脉宽为116 fs,平均输出功率为1.08 W,光光转换效率为33.1%的高效率飞秒激光输出,表明Yb^3+:Sr3Y2(BO3)4及其同体系晶体是一类优异的高效率飞秒激光材料。