Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体.利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofeh理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数.测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率.利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面.在平-凹谐振腔中,利用97nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 w和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出.结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3+Y2+(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6 μm波段激光的增益介质.     

Tm:Lu_3Al_5O_(12)晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法生长高质量的纯LuAG晶体和4%(原子分数)Tm:LuAG晶体.对晶体的晶胞参数和光谱性能进行了详细的表征.研究发现:Tm~(3+)的掺入没有改变LuAG基质的晶体结构;吸收光谱中255 nm处的吸收带是由Fe~(3+),Fe~(2+)引起的;晶体在782 nm处的吸收峰,与商用AlGaAs二极管的发射波长匹配良好,吸收截面为5.07×10~(-21) cm~2.Tm:LuAG晶体在2 μm波段的荧光峰对应~3F_4-~3H_6能级之间的跃迁,荧光寿命长达11.9 ms,有利于激光的高能量调Q输出.结果表明,Tm:LuAG晶体是2 μm激光器中很有发展潜力的增益介质,将会替代Tm:YAG晶体应用于激光雷达系统.     

Yb:Er:Tm:LiTaO3的上转换发白光性能研究

980 nm脉冲激光激发下,首次通过高温固相法制备Yb(10%):Er(1%):Tm(1%):LiTaO3(摩尔分数)多晶粉并实现室温上转换白光.X射线粉末衍射测试结果表明,Yb:Er:Tm:LiTaO3中的掺杂离子并没有改变晶格结构,以取代的方式存在于钽酸锂晶格中.结合功率曲线测试结果和上转换机制研究发现,产生上转换蓝光的Tm3+离子1G4态的布居主要来自双光子同时吸收过程.而单光子上转换输出的红光,则由Tm3+和Er3+离子之间的交叉弛豫过程产生,即3F2/3(Tm3+)+4I15/2(Er3+)→3H6(Tm3+)+4I9/2(Er3+).上转换绿光来源于Yb/Er离子对的二次能量传递.     

白色荧光粉NaGd（MoO4）2:Dy3+,Eu3+的水热合成及发光性能

采用谷氨酸辅助水热法合成了八面体形NaGd(MoO4)2:Dy3+,Eu3+白色荧光粉.X射线衍射结果表明,合成的样品为四方晶系的NaGd(MoO4)2纯相.扫描电子显微镜照片显示所制备的粒子为八面体形,各边长约为2μm.荧光光谱结果表明,在NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,yEu3+(y=0,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%,1.0%)样品中,随着Eu3+掺入量的增加,Dy3+的发射峰逐渐减弱,而Eu3+的发射峰逐渐增强,说明Dy3+-Eu3+之间存在能量传递.通过色坐标图可知,当Eu3+掺杂量y=0.9%时,荧光粉的色坐标(0.338,0.281)与标准的白光色坐标(0.33,0.33)接近,表明NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,0.9%Eu3+是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉.     

Tm3+掺杂锗镓酸盐玻璃的2 μm中红外光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O2掺杂浓度分别为1.526%,3.006%,5.836%,11.028%,15.678%(质量分数,以下同)的65GeO2-12Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(摩尔比)玻璃.从其吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长光的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度玻璃在～1.47 μm与～1.8 μm的荧光特性,发现当Tm2O3掺杂浓度约达到～3.006%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大;然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.本文从Tm3+离子间的能量交叉弛豫效应与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的现象.同时,根据Mc-Cumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面,该荧光的受激发射截面峰值比氟锆铝酸盐玻璃大.由于该玻璃材料表现出较好的光谱性能,因此该材料可望成为～2.0 μm波段中红外光纤激光器的候选基质材料.     

Tm，Ho∶BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+,Ho3+∶BaY2F8,简称Tm,Ho∶BYF]激光晶体。工艺参数:拉速0.5 mm.h-1,转速5 r.min-1,冷却速率10℃.h-1。XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/m1。计算出晶格参数:a=0.69973 nm,b=1.05293 nm,c=0.427 84 nm,β=99.71°。测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44×10-21 cm2。该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3H4的跃迁。Tm,Ho∶BYF晶体在2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96×10-21 cm2,10.1 ms。Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4。     

Yb3+,Er3+掺杂的NaGd(MoO4)2纳米晶的制备及发光性能

采用水热合成技术成功制备了一种新型的上转换发光纳米晶体NaGd(MoO4)2:Yb3+,Er3+.采用X射线粉末衍射分析、透射电镜和光谱分析对不同条件下所得样品的结构和发光性能进行了表征.NaGd(MoO4)2:Yb3+,Er3+和NaGd(MoO4)2具有相同的晶体结构,属于四方晶系;透射电镜观察表明,所得晶体为直径约为20 nm的纳米棒;在980 nm红外激光器的激发下,观察到了3个明显的上转换发射峰,发光中心分别位于531,552和656 nm,分别对应于Er3+2H11/2→I15/2,4S3/2→I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁.     

一种上转换白光荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+。通过XRD物相分析可知:上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+是由三方AlF3相和正交YbF3相组成;利用发射光谱研究了该荧光粉的上转换发光性能,并且分析了当固定Er3+离子掺杂浓度时,Tm3+离子掺杂浓度对上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+色度的影响,进而提出其上转换能量传递机制。结果表明:在980 nm激光激发下,波长为410 nm的紫光峰、550 nm的绿光峰和660 nm的红光峰分别对应于荧光粉中Er3+离子的2H9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级的跃迁,而波长为360 nm的紫外光峰、450 nm的蓝光峰、700 nm的红光峰,分别对应于荧光粉中Tm3+离子的1D2→3H6,1G4→3H6和1G4→3F4能级的跃迁,Er3+离子发出的光与Tm3+离子发出的光最终混合成色坐标为x=0.32,y=0.36的白光。此外,通过980 nm半导体激光器和EPM 2000 Dual-channel Joulemeter/Power meter测得该荧光粉最大上转换效率为6.90%。     

Sr2+含量对红色荧光粉Ca0.85-xSrxMoO4:Eu3+0.075,Li+0.075发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Ca0.85-xSrxMoO4:Eu3+0.075,Li+0.075(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4)系列红色荧光粉.对样品前驱体的热重分析表明:温度升高到540℃后样品质量基本上保持稳定,不再发生失重现象;此外,还对样品的结构和发光性能进行表征,实验结果表明:适量Sr2+取代部分的Ca2+不但没有改变Ca0.85MoO4:Eu3+,Li+的物相结构,而且明显提高了荧光粉Ca0.85MoO4:Eu3+,Li+的相对发光强度,其主要是由于加入少量的Sr2+使晶体发生了畸变,从而导致发光强度的增加.实验结果表明,Sr2+的最佳掺杂量为15%(原子分数).     

Tm,Ho:BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+Ho3+:BaY2F8,简称Tm,Ho:BYF]激光晶体.工艺参数:拉速0.5 mm·h-1,转速5 r·min-1,冷却速率lO℃·h-1.XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/ml.计算出晶格参数:a=0.69973 nm,6=1.05293 nm,c=0.42784 nm,β=99.710°.测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44x10-21 cm2.该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3h6的跃迁.Tm,Ho:BYF晶体存2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96x10-21cm2,10.1 ms.Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4.     

Yb∶YAB 晶体的生长和激光性能研究

采用助熔剂法生长了不同配比的激光自倍频晶体Yb∶YAl3(BO3)4(Yb ∶YAB), 在10%的Yb∶YAB晶体中, 用输入功率为1.4 W, 波长为974 nm的光纤耦合二极管激光器泵浦得到160 mW的高效连续绿光输出, 能量转换效率为11.3%, 光-光转换效率为3.9%. 并采用石英双折射滤波片测得其调谐波长范围为513.0～545.8 nm. 增大泵浦能量, 在977 nm处采用二极管泵浦测得其自倍频输出绿光能量为1.1 W, 总转换效率为 10%.     

A3BGa3Si2O14类晶体的旋光特性研究

报道了La3Ga5SiO14(LGS)同构物掺杂性改进后,用提拉法生长出A3BGa3Si2O14(A=Ca2+,Sr2+;B=Nb5+,Ta5+)系列的4种晶体.此类稀土晶体均为单轴晶,属三方晶系,32点群.采用改造过的分光光度计研究了这类晶体的透过率、旋光角、旋光率色散,并与LGS进行了比较.透射率光谱显示,ABGS类晶体在大于294 nm的可见光谱区和红外区是透明的,透过率均大于LGS.偏振光透过率曲线显示这类晶体自然旋光率较大,结果表明,这4种晶体的旋光率均大于LGS,其中SNGS旋光为最大,在波长0.30 μm处,ρ=240.75(°)·mm-1;在0.633 μm处,ρ=34.73(°)·mm-1.根据实验结果计算了这类晶体的波尔兹曼系数,与文献结果吻合很好.     

KLa(MoO_4)_2∶Eu~(3+)红色荧光粉的合成和发光性能

采用高温固相法制备了KLa(MoO4)2∶Eu3+红色荧光粉,对其物相结构、光谱性质进行了分析,研究了Eu3+的不同掺杂浓度对荧光粉的发光性能的影响,同时对其色坐标进行了分析.结果表明,KLa(MoO4)2为体心对称的单斜相;KLa(MoO4)2∶Eu3+荧光粉中Eu3+的最佳掺杂浓度为9%,当掺杂浓度大于9%出现浓度猝灭现象,出现这一现象的主要原因是由于交换作用导致Eu3+之间能量的转移.     

Gd3+掺杂对NaY(MoO4)2:Eu3+荧光粉发光性能影响的研究

采用微乳液-水热法制备了NaY(MoO4)2∶Eu3+和Na(Y,Gd)(MoO4)2∶Eu3+荧光粉.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱手段对样品进行了表征.所制样品的X射线衍射峰与标准卡片PDF# 82-2369基本吻合.SEM图谱显示所制备的纳米粒子直径为0.5～0.8μm.激发-发射光谱显示...     

水热合成稀土氟化物材料YLiF4∶Yb,Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm3 和Yb3 的YLiF4材料, 并研究了Tm3 和Yb3 在材料中的光吸收, 以及980 nm红外光激发下不同Tm3 浓度掺杂下的上转换发光特性. 实验发现, 在980 nm激光激发下, 材料可发出可见光. 上转换发光光谱中包括蓝光和红光. 与蓝光相比, 红光强度要弱1～2个数量级. 上转换发光强度和浓度关系研究显示, 当Tm3 浓度为0.3% (摩尔分数)时上转换发光达到最强, 大于0.3% (摩尔分数)后发光开始减弱. 通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线, 发现Tm3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程.     

稀土Dy~(3+),Tm~(3+)单掺杂的四硼酸锌磷光体的热释光

通过高温固相法合成了Dy3+,Tm3+单掺杂的四硼酸锌(ZnB4O7)磷光体,测定了室温下这2个磷光体经60Coγ-射线辐照后的三维热释光谱。从三维热释光谱可以观察到:这2个磷光体的主发光峰均位于218℃;ZnB4O7∶Tm3+磷光体的主热释光峰的发射波长为366、453、475、651和754 nm,ZnB4O7∶Dy3+磷光体的主热释光峰的发射波长为480、573、665和755 nm,分别为稀土离子Tm3+和Dy3+的特征跃迁发射。对于Tm3+掺杂的ZnB4O7磷光体,热释光发射强度较高,在辐射剂量学领域有潜在的应用。利用峰形法,评估了ZnB4O7∶Tm3+磷光体在218℃时发光峰的动力学参数,其陷阱深度E为1.64 eV,频率因子为3.42×1016s-1,遵循二级动力学。     

从P-Mo(Ⅴ)杂多化合物合成多形貌Al_(13)基钼酸盐晶体

以H3PMo12O4·0nH2O、H4PMo11VO4·0nH2O和(NH4)6P2Mo18O6·2nH2O3种杂多化合物为钼源,采用直接混合后陈化的方法合成了多形貌A113基钼酸盐晶体,相应A113基钼酸盐晶体的形貌和尺寸分别是斜方三棱柱形(80μm×30μm)、星形(30μm×10μm)和叶片形(500μm×150μm)。粉末X射线衍射结果表明这3种多形貌A113基钼酸盐晶体结晶较好,在2θ为6.65°、8.00°和14.16°处都有强而尖锐的衍射峰。而以Na2MoO4·2H2O为钼源时只能制得无定形簇合物。根据ICP、FTIR和TG/DTG结果给出多形貌的Al13基钼酸盐晶体的化学简式为Na[AlO4Al12(OH)24(H2O)12][MoO4]·48H2O。初步探讨了A113基钼酸盐晶体的形成机理。     

不同掺杂浓度Tm3+：LiLuF4单晶的1800 nm荧光发射

采用坩埚下降法生长了Tm3+掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%(摩尔分数,x)的LiLuF4单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)谱、吸收光谱(1400-2000 nm),并且分析比较了808 nm半导体激光器(LD)激发下荧光光谱.结果表明:当Tm3+的浓度从0.45%变化到3.25%时,1800 nm处的荧光强度呈现了先增后减的趋势,当掺杂浓度约为0.90%时达到最大值,而位于1470 nm处的荧光强度则呈现了相反的趋势.Tm3+:3F4能级的荧光衰减寿命随着掺杂浓度的增加不断减小.1800 nm处的这种荧光强度变化归结于Tm3+离子间的交叉驰豫效应(3H6,3H4→3F4,3F4)和自身的浓度猝灭效应.同时计算得到了浓度为0.90%的样品在1890 nm处的最大发射截面为0.392×10-20cm2.并且根据Judd-Ofelt理论所得寿命和测定的荧光寿命计算得到了3F4→3H6的最大量子效率约为120%.     

(Ca1-x-yLuy)MoO4∶xEu3+红色荧光粉的化学共沉淀合成与光致发光

使用NH4HCO3-NH3.H2O混合沉淀剂,采用化学共沉淀法合成(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,通过XRD、EDS、荧光光谱和CIE色度图研究该荧光粉的晶体结构、成分组成及发光性能。结果表明,实验按照理论化学计量比成功合成了(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,该荧光粉为CaMoO4白钨矿结构;(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+具有7F0→5L6(394 nm)和7F0→5D2(465 nm)的强电子吸收,且在613 nm处可发射高强度红光,其色坐标为(0.666 5,0.332 9),明显优于传统的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉;此外,当Lu含量为30mol%时,荧光粉发光强度最佳。     

CaMoO4∶Eu3+发光材料的制备和发光性质的研究

用共沉淀法与高温焙烧法制备了样品CaMoO4:Eu3+.TG-DTA谱图表明:800℃时,样品吸收的能量最大,即形成稳定的CaMoO4:Eu3+结构.用XRD谱图进一步分析表明:800℃时,样品CaMoO4:Eu3+已形成CaMoO4的白钨矿结构.由于2个Eu3+取代3个Ca2+,导致了晶体产生微小的晶体缺陷,从而形成具有p-n结的半导体.经过激发和发射谱图的测试发现:这种缺陷结构不但可以使Eu3+禁戒的4f电子发生跃迁,而且可以使MoO42-的能量高效地传递给Eu3+.尤其使与MoO42-的发射特征峰(488 nm)部分重叠的Eu3+(465 nm)的7F0→5D2电子跃迁得到了极大的加强,进而在λex=465 nm的发射谱图中,自激活荧光体MoO42-的发射强度被大大减弱甚至猝灭,而Eu3+的5D0→7F2(612 nm)跃迁的红光发光强度被大大增强,使该材料成为有潜在应用价值的发光材料.