连续激光激发Pr~(3+):ZBLAN玻璃的上转换发光研究

【摘要】近年来，稀土离子上转换发光材料在全固态短波长激光器、信息处理、三维立体显示、发光器件及生物医学等很多领域有着重要而广泛的应用。上转换发光材料中的重金属氟化物玻璃，因为它从紫外到红外的高透明性、低的声子能量和较高的发光效率，所以这种材料在上转换激光器或者光纤放大器中得到了广泛的应用。在氟化物玻璃中，ZBLAN玻璃是一种性能优越、相对容易制备的玻璃材料，所以我们选择了ZBLAN玻璃作为基质材料。在稀土离子中，Pr3+是重要的光学激活剂，它在激光激发下能得到紫外、可见和红外区域的发光，因此我们选择Pr3+离子作为激活离子。980nm和532nm的激光器有着广泛的应用，所以我们选择980nm和532nm激光器作为激发光源。目前，对于980nm和532nm激光激发Pr3+：ZBLAN玻璃的上转换发光的研究，所用的激发光源都是脉冲光，还没有采用连续（CW）光激发Pr3+：ZBLAN玻璃对其上转换发光进行研究。而本文则分别用980nm和532nmCW激光激发Pr3+：ZBLAN玻璃，进而对其上转换发光进行实验研究，并实现了近红外到可见以及可见到紫外区域的上转换发光。所以，本文为连续激光激发Pr3+：ZBLAN玻璃的上转换发光研究开展了先例，因此本文的研究结果对于该类材料的进一步研究与应用具有重要的理论价值与应用价值。在本论文中，我们分别用980nm和532nm连续激光器激发四种不同浓度的Pr3+：ZBLAN玻璃，分别观察到了近红外到可见区域以及可见到紫外区域的上转换发光，并讨论了不同激活剂的浓度对发光强度的影响。通过测量荧光强度与激发功率的依赖关系得到了上转换的发光机理。本论文主要分为四部分，具体内容如下：第一部分：简单介绍了发光与发光材料、上转换发光材料的简介及其应用、上转换激光材料、上转换的发光机理、本实验中所用到的激活离子Pr3+和基质材料ZBLAN的特性以及本论文研究的内容和意义。第二部分：首先介绍了著名的稀土离子的光谱特性。在实验部分，首先介绍了吸收光谱和荧光光谱的原理及测量方法；之后简单介绍了连续激光和脉冲激光；最后我们给出了本文所用的实验过程、实验仪器以及实验中应注意的事项。第三部分：首先，在室温条件下，研究了980nmCW激光激发四种不同Pr3+离子浓度的Pr3+：ZBLAN玻璃的上转换荧光光谱，观察到了蓝色、红色、近红外以及非常强的绿光发射，并且研究了不同浓度的激活剂对上转换发光强度的影响。为了更好的理解上转换机理，我们测量了不同激发功率和上转换发光强度的依赖关系。最后通过分析泵浦功率与上转换发光强度的依赖关系，得出了上转换发光机制主要为三光子激发态吸收过程。第四部分：在室温条件下，利用532nmCW激光激发四种不同Pr3+离子浓度的Pr3+：ZBLAN玻璃，我们测定了250nm-510nm的上转换荧光光谱，观察到了可见到紫外区域的上转换发光。并且通过测量不同激发功率和上转换发光强度的依赖关系，确定了上转换发光机制主要是ETU和ESA协同作用的过程，并对其能级跃迁过程做了较详细的分析讨论。
【作者】黄丹；
【导师】戴振文；
【作者基本信息】吉林大学，光学，2014，硕士
【关键词】Pr3+:ZBLAN玻璃；CW激光器；上转换发光；

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