连续波与脉冲激光器在三重态-三重态湮灭上转换中的应用（特邀）

三重态?三重态湮灭上转换是一种新型光子上转换技术,具有使用连续波光源激发、上转换波长灵活可调和上转换量子效率高等优点。在该上转换过程中,三重态光敏剂吸收激发光、发生系间窜越并作为三重态能量给体,通过三重态能量转移过程,敏化能量受体,处于三重态的受体分子发生三重态–三重态湮灭,产生能发生高效荧光过程的单重激发态（即上转换发光）,从而将低能量的光子转换为高能量的光子,这为提高太阳能电池的光电转换效率或光催化的效率等,提供了一种新的途径。实验中需要选用合适的激光器激发上转换体系产生上转换发光,并研究其具体光物理过程。如选用连续波二极管泵浦固体激光器（DPSSL）作为光源,激发光敏剂/受体体系进行上转换实验,可方便地研究激光功率密度对上转换发光效率的影响。此外,为了研究上转换发光的动力学过程,使用光学参量振荡器（OPO）可调谐纳秒脉冲激光器激发上转换体系,可以研究光敏剂的三重态寿命、分子间能量转移以及三重态–三重态湮灭等过程的动力学特征。文中介绍了在三重态–三重态湮灭上转换实验中连续波和脉冲激光器的使用方法。     

量子级联波长上转换系统红外响应特性研究

通过对波长上转换红外探测过程的分步测试和理论计算,对量子级联波长上转换器件与系统的红外响应特性进行了深入的研究。结果表明:量子级联波长上转换红外探测器件可以在较低的本底发光下实现较强的红外响应。上转换器件的响应度在平带偏压附近迅速增加,且红外光转换为上转换器件电流的线性度良好。对于波长上转换器件的近红外发光过程,文中应用ABC模型,获得了与测试结果非常一致的系统响应电流与电流转换效率,并合理地解释了波长上转换红外探测系统的非线性响应特征。     

基于非线性频率上转换的红外成像技术研究

采用理论分析、数值仿真和实验研究的方法,研究了不同泵浦条件下的红外上转换成像技术。介绍了基于非线性频率上转换的红外成像技术基本原理,使用数值仿真软件,建立了相应模型,分析了频率上转换效率,并基于模拟结果,分别对不同泵浦条件下的红外上转换成像技术进行了实验研究。利用脉冲泵浦光实现了红外上转换成像,得到了中红外信号图像的成像信息和分辨率,为进一步提高频率上转换效率,使用连续泵浦光进行实验,实现了低功率输入条件下中红外图像信息的上转换成像,并对不同泵浦功率条件下的非线性频率上转换成像信息进行了分析。     

红外上转换成像技术研究进展

综述了红外上转换成像技术的研究进展.与直接红外成像技术相比,红外上转换成像技术具有响应速度块、灵敏度高和噪声特性优良等一系列优点.红外上转换成像技术是结合频率上转换技术与可见光高性能探测器的一种具有巨大潜力的技术,随着近年来非线性频率转换取得的重大进步,人们对应用于红外或近红外光谱成像的上转换技术进行了大量的研究.本文...     

包层泵浦上转换光纤激光器进展

本文在概述频率上转换和包层泵浦技术的基础上,综述了近年来频率上转换激光器进展,展望了包层泵浦上转换光纤激光器的发展前景。     

Tm0.03Yb0.18La0.79P5O14和Tm(0.1)Yb(3)∶ZBLAN玻璃的上转换敏化蓝色发光

报道了Tm0.03Yb0.18La0.79P5O14玻璃和Tm(0.1)Yb(3)∶ZBLAN玻璃中Tm3+离子1G4能级的直接上转换敏化发光和间接上转换敏化发光并进行了初步的比较研究,发现在间接上转换敏化的情况下,五磷酸盐中Tm3+离子的上转换发光极大地增强,达到与ZBLAN玻璃可比的水平,它有助于促进上转换研究推向实际应用。     

OH-对掺Er3+碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了碲酸盐玻璃的拉曼光谱和红外光谱,分析了OH-对掺Er3 碲酸盐玻璃上转换发光的影响机制。实验结果表明,氧氟碲酸盐玻璃(TPF)的声子能量高于氧氯碲酸盐玻璃(TPC)的声子能量,但是Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度也高于Er3 掺杂TPC玻璃。除水实验发现这种现象可归因于OH-的影响。随OH-浓度降低,Er3 的荧光寿命和上转换荧光都增加。在实验中,OH-对Er3 上转换发光的影响大于声子能量对Er3 上转换发光的影响,导致Er3 掺杂TPF玻璃上转换发光强度高于Er3 掺杂TPC玻璃的上转换发光。研究结果有助于进一步提高Er3 的发光效率。     

频率上转换中信号模式识别研究

使用上转换材料可有效地将红外射线转换为可见光。对于确定的上转换材料,当 选用恰当的激发光源进行激发时,可得到唯一确定的转换光谱;使用上转换材料将红外射线转 换为可见光这种技术,有很好的私密性,可安全、有效地用于防伪鉴真识别技术中。本文在光 学频率上转换理论上,建立了弱光光谱检测系统,使新型光谱发射器件、专用光电接收器件、 光德波器件和光电混合集成模块、专用弱光信号处理及补偿芯片等元件实现优化组合和匹配。     

发光量子阱对波长上转换红外探测器效率的影响

波长上转换红外探测器在实现大面阵、低暗电流红外探测方面具有很大的发展潜力.短波长光子的发光效率是影响上转换器件效率的重要因素.设计、制作了具有不同发光阱个数的波长上转换红外探测器件,结合器件的红外响应和仿真计算,分析了发光阱个数对波长上转换效率的影响规律.研究结果表明,选择单个发光阱,有利于提高器件的发光效率,从而提高波长上转换效率.     

上转换激光器研究进展

上转换是利用稀土窝子的激发态吸收（ＥＳＡ）或能量转移（ＥＴ）的一种频率上转换过程．本文综述了上转换材料的研究历史和上转换激光器的最新进展．     

频率上转换中信号模式识别研究

使用上转换材料可有效地净红外射线转换为可见光,对于确定的上转换材料,当选用恰当的激光光源进行激发时,可得到唯一确定的转换光谱;使用上转换材料将红外射线转换为可见光这种技术,有很好的私密性,可安全、有效地用于防伪鉴真识别技术中。本文在光学频率上转换理论上,建立了弱光光谱检测系统,使新型光谱发射器件、专用光电接收器件、光滤波器件和光电混合集成模块、专用弱光信号处理及补偿芯片等元件实现优化组合和匹配。     

被动调Q固体激光器上转换效应的数值模拟

在主动调Q固体激光器上转换效应(ETU)理论的基础上,给出了包含上转换效应项的被动调Q固体激光系统的耦合速率方程组。采用变步长龙格-库塔数值方法,针对Nd∶YAG激光晶体和Cr4 ∶YAG可饱和吸收体,对上转换效应对输出脉冲参数的影响进行了数值分析。在低抽运功率条件下,上转换效应对输出脉冲的能量和峰值功率影响较大;在高抽运功率条件下,上转换效应对平均输出功率影响较大。在抽运功率逐渐增加的过程中,上转换效应对输出脉冲能量和峰值功率的影响逐渐减弱,对输出激光的脉冲宽度(FWHM)和重复频率的影响则可以被忽略。数值计算结果与实验所得结果基本一致。     

Tm_(0.03)Yb_(0.18)La_(0.79)P_5O_(14)和Tm(0.1)Yb(3):ZBLAN玻璃的上转换敏化蓝色发光

报道了Ｔｍ０．０３Ｙｂ０．１８Ｌａ０．７９Ｐ５Ｏ１４玻璃和Ｔｍ（０．１）Ｙｂ（３）ＺＢＬＡＮ玻璃中Ｔｍ３＋离子１Ｇ４能级的直接上转换敏化发光和间接上转换敏化发光并进行了初步的比较研究,发现在间接上转换敏化的情况下,五磷酸盐中Ｔｍ３＋离子的上转换发光极大地增强,达到与ＺＢＬＡＮ玻璃可比的水平,它有助于促进上转换研究推向实际应用     

上转换发光的有效增强机制--上转换敏化方法

频率上转换研究发现于四五十年代,在近十年稀土离子的频率上转换有了突飞猛进的发展,由其发展出来的应用技术也很有价值,但仍然面临着进一步提高上转换效率的任务,这也是上转换研究的核心问题．由于Ｙｂ３＋离子能级结构的特殊性,它的引入既可以通过能量传递导致共掺稀土离子上转换发光的较大增强,又可能不引 起较明显的荧光淬灭．因而研究Ｙｂ作为敏化中心的上转换敏化研究是有重要意义的,而把提高上转换效率与提高材料的物化性能结合起来更是上转换研究和应用的当务之急． 对于稀土激活中心（如 Ｅｒ３＋、 Ｔｍ３＋　、 Ｈｏ３＋…     

氟化物玻璃在两束激光作用下的上转化三维立体显示

研究了两束激光作用下的上转换三维(3D)立体显示,所用材料为ZBLAN:Pr,Yb氟化物玻璃。所用的两束激光是波长分别为960 nm(半导体激光器)和820 nm(Ti宝石激光器)。对Pr3+离子双频上转换发光进行了研究,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3D立体图像的实验条件。ZBLAN玻璃为双频上转换3D立体显示的基质材料,主要由于其有非常好的声子光谱声子频率小于580 cm-1;当激光强度很小时,上转换荧光强度将随着两抽运激光强度的增加而线性增加;ZBLAN玻璃中Pr3+离子和Yb3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.5%和1.5%。     

Ho3+/Yb3+/Ce3+三掺钽酸锂上转换绿光的研究

在三掺Ce3+的Ho3+/Yb3+/LiTaO3多晶粉中,发现增强上转换绿光并同时抑制上转换红光的新途径,能有效提高上转换发光的单色性.XRD衍射谱结果表明制备粉体仍为三方晶系.980 nm LD激发下,上转换绿光发光强度随Ce3+掺杂浓度增加而增强,并在Ce3+掺杂摩尔分数达15％时,上转换绿光发光效率达到最大,并同时抑制了上转换红光.Ce3+将2F7/2能级上的能量传递给H03+的516能级来增加上转换绿光.并在高掺Ce3+时,新的交叉弛豫过程使Ce3将2 F7/2能级上的能量传递给H03+的5F4/5S2能级,增强了上转换绿光并同时抑制了上转换红光.     

标准动态范围和高动态范围转换方法研究与测试

在高清SDR向4K HDR过渡阶段,涉及多种复杂的SDR和HDR转换场景,包括SDR到HDR转换、HDR到SDR转换、SDR-HDR-SDR往返转换等,不同厂家的转换设备在转换效果上参差不齐,不利于超高清视频产业高质量发展.本文在跟踪研究国内外SDR和HDR转换技术发展的基础上,结合应用现状,重点分析了场景参考(SR,...     

Er~(3+)、Y~(3+)掺杂浓度对Ba_xNa_yY_zF_(2x+y+3z+3m):Er_m~(3+)材料上转换发光性能的影响

以低温燃烧合成法制备了Ba_xNa_yY_zF_(2x+y+3z+3 m):Er_m~(3+)上转换荧光粉,通过X射线衍射仪和扫描式电子显微镜对荧光粉的物相及形貌进行分析,采用正交实验法得出最佳配方。通过测试Er~(3+)和Y~(3+)掺杂浓度不同的样品的上转换发光性能,研究了掺杂浓度对红绿光上转换的影响。结果表明:增大Y~(3+)的掺杂浓度,有利于绿光上转换过程;增大Er~(3+)的掺杂浓度,有利于红光上转换过程。     

氟氧化物玻璃陶瓷中上转换发光强度与泵浦激光功率的非平方关系

用960nm半导体激光器作泵浦源,研究了Er^3 和Yb^3 共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中Er^3 的上转换发光的性质。绿光上转换发光是双光子过程,但绿色上转换发光强度与泵浦激光功率是非平方关系,随着泵浦激光功率的增加,上转换发光强度逐渐趋于饱和。用Er^3 -Yb^3 系统的动力学平衡方程解释了这种现象,在氟氧化物玻璃陶瓷中稀土离子的上转换发光主要是受Er^3 和Yb^3 之间较强的背向能量传输过程影响的。     

掺稀土离子的上转换光纤激光器

介绍了上转换发光的机理，综述了上转换光纤激光器的发展过程，提出其发展趋势和前景。