Pr3+∶Y2 SiO5 晶体中橙-蓝频率上转换过程

测量了Pr3+∶Y2SiO5晶体的吸收谱, 标定了室温下Pr3+在Y2SiO5晶体4f2组态内的能级. 利用579 nm激光激发Pr3+∶ Y2SiO5晶体, 观察到480～515 nm上转换荧光带. 运用时间分辨激光光谱技术测量了3P0能级的上转换荧光衰减曲线. 通过研究上转换荧光的衰减曲线、吸收谱、激发谱和上转换荧光强度与泵浦激光单脉冲能量的关系, 确定了以1D2为中间态的能量转移上转换主要是上转换机制.     

Pr~(3+)∶ZBLAN光纤中4f5d能级上转换激发

利用粒子数速率方程和有关的辐射跃迁理论,计算模拟了Pr3+∶ZBLAN光纤中Pr3+离子4f5d能级频率上转换激发的动力学过程.在不同Pr3+浓度下,研究了抽运功率的纵向分布和有效光纤长度随抽运功率的变化关系,给出抽运效率与抽运功率的变化关系.通过计算各能级的粒子数密度,给出可能与4f5d组态形成布居数反转的4f2能级.     

基于4f5d能级的Pr3+∶ZBLAN上转换紫外光纤放大器

运用稳态粒子数速率方程和传播方程理论, 研究Pr³⁺∶ZBLAN光纤中基于 4f5d能级的上转换紫外光纤放大器的激光动力学过程. 计算了输入信号饱和功率、 输出功率、 斜率效率和最佳光纤长度等参量, 并与光纤振荡器的结果做了比较. 结果表明, 输入信号存在一个饱和功率, 大于该值时, 输出功率基本上与输入信号功率无关. 信号光饱和功率约为3 mW, 且几乎不随泵浦功率和光纤长度变化. 在相同条件下, 放大器输出功率和斜率效率可达到振荡器的2~3倍. 利用光纤放大器可有效提高Pr³⁺∶ZBLAN光纤4f5d上转换紫外激光器系统的输出功率和斜率效率.     

稀土离子Pr3 和Nd3 对NaLuF4:Yb3 ,Er3 纳米晶上转换发光的调制

稀土离子Pr3+和Nd3+对上转换材料的发光具有特殊的敏化作用,通过在NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶中共掺杂稀土离子Pr3+和Nd3+并研究它们与发光中心Er3+之间的能量传递机制.采用水热法分别合成了Pr3+和Nd3+掺杂的NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶,直径约为15 nm,具有六方相结构.发光特性分析表明,随Pr3+离子掺杂浓度增加,NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶的656 nm红光强度相对于544 nm绿光逐渐减弱;但是随着Nd3+离子掺杂浓度增加,其发光红绿比刚好出现相反的变化.基于功率变换谱和简化能级图分析了Pr3+-Er3+和Nd3+-Er3+之间的能量传递机制,揭示了Er3+的4I11/2能级的电子布居在多个跃迁过程中所起的关键作用.     

Ce3+掺杂YAlO3晶体的结构性质和4f→5d跃迁的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)超单胞模型方法和基于波函数的镶嵌团簇方法,计算研究了Ce3+掺杂YAlO3晶体的结构性质和4f→5d跃迁.DFT计算结果表明,Ce3+替代Y3+离子引起掺杂格位周围局域结构各向异性畸变.基于DFT优化超单胞结构,构造以Ce3+为中心镶嵌团簇,通过基于波函数的CASSCF/CASPT2/SO方法计算获得Ce3+4f1和5d1组态分裂能级能量,得到的4f→5d跃迁能量与实验结果符合相当好.5d1能态的Mulliken自旋布居分析结果表明,5d1能级性质与立方晶场作用结果明显不同,从而证实了先前基于半经验分子轨道计算得出的结论.最后,5d1能级波函数分析结果表明,自旋-轨道耦合效应对于Ce3+5d1组态较低能级分裂比较重要.     

钛宝石端面泵浦Yb~(3+):YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发,模拟分析了940 nm钛宝石激光端面泵浦Yb3+:YAG输出1 030 nm激光的性能.在此过程中,着重考虑了泵浦光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗.结果表明:由于输出波长在1 030 nm附近的Yb3+:YAG晶体存在严重的自吸收损耗,入射功率必须足够强时才能有激光输出,因此激光器的阈值较高;同时,自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关,存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度,使激光器的输出功率最大.泵浦光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减少,吸收系数下降,相同入射泵浦功率时,激光器的输出功率较低.     

Pr3+∶Y2SiO5晶体中橙—蓝频率上转换过程

测量了Pr³⁺∶Y₂SiO₅晶体的吸收谱, 标定了室温下Pr³⁺在Y₂SiO₅晶体4f²组态内的能级. 利用579 nm激光激发Pr³⁺∶Y₂SiO₅晶体, 观察到480~515 nm上转换荧光带. 运用时间分辨激光光谱技术测量了³P₀能级的上转换荧光衰减曲线. 通过研究上转换荧光的衰减曲线、 吸收谱、 激发谱和上转换荧光强度与泵浦激光单脉冲能量的关系, 确定了以¹D₂为中间态的能量转移上转换主要是上转换机制.      

激光晶体Tm3+/Yb3+:GdAl3(BO3)4的生长和光谱性能研究

采用助熔剂法生长了优质透明的Tm3+/Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体.在室温下测试了晶体的偏振吸收谱,对谱图中的7个吸收峰进行了能级归属,并计算了偏振吸收截面.实验表明,晶体能够采用两种商业化的InGaAs LD或GaAlAs LD进行泵浦.讨论了Yb离子敏化Tm离子过程中能量传递的方式,并展示了晶体在多波长激光方面潜在的应用前景.     

1.7～1.9 μm波段氟化物光纤拉曼激光器的理论研究

文章数值分析了基于氟化物光纤的级联拉曼脉冲光纤激光器;利用分步傅里叶法,分析了输出端耦合比、泵浦功率和光纤长度对激光器输出功率和转换效率的影响;并对激光输出进行波长调谐分析,从理论上为实现1.7～1.9μm波段的波长可调谐拉曼脉冲光纤激光器提供了依据。研究结果表明:利用1.55μm波段的泵浦源,通过一阶和二阶拉曼散射过程,该激光器能产生覆盖1.7～1.9μm波段的激光输出;该激光器模型输出端的最佳反射率约为10%;在泵浦功率约为52.893 W的情况下,最佳光纤长度在10～15 m之间;经过优化,获得最大平均输出功率为33.782 W,最高转换效率为68.2%。     

CeF3:Yb3+纳米片的近红外性质研究

采用水热方法制备了一系列掺杂不同Yb3+离子物质的量浓度的CeF3纳米片。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等测试分析技术对样品的结构和形貌进行表征。样品的发光性质包括紫外—可见激发和发射光谱、近红外发射光谱及荧光动力学等性质被系统地研究。研究结果表明,制得的CeF3纳米片结晶良好,平均粒径约为80nm,厚度8nm。激发Ce3+的5d能级,在900～1 050nm波长范围得到较强的近红外发射,这一发射波长正好与硅太阳能电池的硅带隙相匹配。随着Yb3+离子物质的量浓度的增加,Ce3+的发射强度降低,Yb3+的发射强度先增加后降低,Ce3+的寿命减少,能量传递效率增加。     

RbCdF_3: Fe~(3+)和CsCdF_3: Fe~(3+)晶体中Fe~(3+)-Li~+缺陷中心结构研究

本文计算了掺入三价Ｆｅ３＋离子和Ｌｉ＋杂质后，晶体ＲｂＣｄＦ３和ＣｓＣｄＦ３中的Ｆｅ３＋－Ｌｉ＋缺陷中心的零场分裂参量，微扰计算进行到第六阶．将计算值与实验值比较，确定了配体的位置，并将本文的计算结果与前人的结果进行了比较     

LD端泵浦Er^3＋：Yb^3＋共掺固体激光器的耦合系统设计

利用矩阵光学方法对Er^3＋：Yb^3＋共掺固体激光器的耦合系统进行了设计,推导了高斯光束经耦合系统聚焦后束腰宽度和像距的计算公式．以此计算结果为依据,Er^3＋：Yb^3＋共掺磷酸盐玻璃为工作介质,成功地实现了常温下连续输出TEM00模的1．54μm激光,最大输出功率为30mW,光光转换效率约为1．06％．     

MgTiO_3: Cr~(3+)晶体中占位的研究

本文用完全对角化方法研究了３ｄ３组态在ＭｇＴｉＯ３：Ｃｒ３＋晶体中的零场分裂参量Ｄ．结果表明：Ｃｒ３＋（１）占位可以解释为Ｃｒ３＋Ｍｇ－Ｔｉ４＋Ｔｉ，同时Ｃｒ３＋沿着Ｃ３轴远离向八面体中心移动０．０５±０．０１；Ｃｒ３＋（２）占位为Ｃｒ３＋Ｍｇ－Ｍｇ２＋Ｔｉ，Ｃｒ３＋向八面体中心移动０．０９±０．０１，这与前人用微扰公式得到的结果一致．本文同时还指出Ｃｒ３＋（１）占位的另一种解释，即Ｍｇ２＋Ｍｇ－Ｃｒ３＋Ｔｉ，向八面体中心移动０．０７５±０．０１     

CaTiO3:Yb3+/Ho3+纳米块的上转换荧光调制

利用溶剂热法结合退火工艺,成功制备了尺寸均匀的CaTiO3:Yb3+/Ho3+纳米块,通过XRD、SEM及吸收光谱表征,结果表明:在980 nm连续激光激发下,该粉体发出耀眼的绿光,光谱峰值位于543 nm和547 nm两个发射峰,对应于Ho3+离子的5 F4/5 S2→5 I8跃迁.并研究了激活剂Ho3+和敏化剂Yb3+之间配比对上转换发光材料发光性能的影响,得到了最佳离子配比.CaTiO3:Yb3+/Ho3+在Yb3+/Ho3+摩尔掺杂比为10:0.2时,发光最强,CaTiO3:Yb3+/Ho3+在Yb3+/Ho3+摩尔掺杂比为10:0.5时,红绿比最大.     

H3BO3对SrAl2O4:Eu2+、Dy3+、Nd3+长余辉发光材料性能的影响

为了讨论H1BO3对SrAl2O4：Eu^2＋、Dy^3＋、Nd^3＋长余辉发光材料性能的影响，寻找最佳的H2BO3摩尔分数，采用燃烧法以尿素为还原剂在600℃下制备了掺入Eu^2＋、Dy^3＋、Nd^3＋的SrAl2O4长余辉发光材料．研究了不同摩尔分数的H3BO3对磷光体晶体结构、发光光谱、初始亮度和余辉性能的影响．结果表明：随着H2BO3量的增加激发和发射光谱“蓝移”，硼酸的最佳摩尔分数为0．08．可见H2BO3的含量对SrAl2O3：Eu^2＋、Dy^3＋、Nd^3＋长余辉发光材料的光学性质有很重要的影响．     

Y3+和Tm3+对甲醇电氧化的影响

以光滑铂为电极, 采用循环伏安法研究稀土元素离子（Y³⁺和Tm³⁺）对甲醇电氧化的影响. 结果表明,Y³⁺和Tm³⁺呈现出较好的催化作用, 其加入使甲醇阳极氧化峰电流有较大提高, 分别增加120.10%和158.33%; 稀土元素对甲醇氧化的催化作用与其原子核外轨道电子排布及其在铂电极表面的吸附有关.     

AlF3:Fe3+系统局域晶体结构理论的研究

本文通过对角化d5电子组态的能量矩阵,同时模拟二阶和四阶EPR参量D和（a-F）,发现Fe3+在AlF3:Fe3+系统有一个膨胀的畸变。这个膨胀的畸变可能是由于Fe3+离子半径大于Al3+离子半径,当Fe3+取代Al3+离子时, Fe3+离子将会推动氟配体向外移动.     

Dy^3＋掺杂CaTiO3：Pr^3＋的合成与光谱特征

以Ti(OC4H9)4, Ca(NO3)2·4H2O,氧化物Pr2O3和Dy2O3等为原料,采用溶胶-凝胶法合成了具有立方晶系晶体结构,空间群为Pm3m的Dy3+掺杂CaTiO3:Pr3+红色长余辉发光材料.采用XRD,SEM,荧光分光光度计等对其物相组成、微观结构和发光性质等进行了测试分析研究.结果表明,Dy3+的掺入有利于提高CaTiO3:Pr3+的发光亮度和延长其余辉时间,Dy3+使CaTiO3:Pr3+的激发光谱在450～520 nm之间的3个小激发峰增强.探讨了Dy3+可使CaTiO3:Pr3+发光效果增强的原理,Dy3+在CaTiO3:Pr3+晶格中形成了更为合适的电子陷阱有利于提高其余辉性能.     

LiBaF3:Yb3+/Er3+(or Ho3+)的水热合成及上转换发光性能

利用水热合成方法合成了LiBaF3:Yb3 /Er3 (or Ho3 )(1%,1%)上转换荧光粉体,XRD分析表明所合成的样品为立方晶系结构.紫外-可见-近红外的漫反射吸收光谱表明,Er3 、Ho3 和Yb3 在1 000 nm附近均有吸收.在980nm半导体激光激发下,LiBaF3:Yb3 /E3 (1%,1%)和LiBaF3:Yb3 /H3 (1%,1%)都发射出较强的绿光和弱的红光,这些发射均为双光子过程.     

Sr8Si4O12Cl8:Eu3+,M3+(M3+=Sm3+,Al3+)中Eu3+的敏化发光

采用高温固相法合成了碱土氯硅酸盐Sr8Si4O112Cl8:Eu3 ,M3 (M=Sm3 ,Al3 )发光材料,并通过激发光谱和发射光谱的测试,首次在碱土氯硅酸盐体系中研究了Sm3 、Al3 三价金属离子对Eu3 发光性能的影响及其相对发光强度随组成变化的规律.实验结果表明,Sm3 和Al3 掺入可大幅度提高Eu3 的发光强度,掺入Sm3 和Al3 后Eu3 的相对发光强度分别提高了7.3%和40.5%.Sm3 和Al3 对Eu3 有很好的敏化作用,其中Al3 的敏化作用尤为突出.Eu3 和Sm3 (Al3 )的最佳掺入量(摩尔分数)为8%和5%(18%).