tm3+离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究

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1、第,’卷第$期&##$年$月物理学报_R>/,’，1R/$，89>E，&##$%###;"&K#[&##$[,（’#$）[5%6$;#$M(N?2]^M]^1^M!&##$MZD7/NZEQ/]RU/################################################################$!"离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究!!韩琳宋峰邹昌光苏静闫立华田建国张光寅（南开大学物理科学学院光子学中心，天津"###$%）（&##’年%%月&#日收到；&##’年%&月%#日收到修改稿）测量了()"*离子不同浓度（#+,-./0，"-

2、./0，,-./0）掺杂的1-2（34）晶体在6##7)激光二极管激发下的5&上转换发射光谱/结合吸收谱、荧光谱和由89::;4<=>.理论计算的光谱参数，详细分析了()"*：1-2（34）晶体中上5&转换能量传递机理和离子浓度对上转换发射的影响/讨论了四种影响上转换发光效率的离子间相互作用机理："?,%"%，""""，%"""，%"""，并根据CDE-F-G-;A=H.=I理论定量*@5"?’*A&?,*?,"?’*B"@5*?’"B5*B"@5*?’"B"*B5计算了各过程的发生概率/论证了交叉弛豫和共协上转换等浓度猝灭效应是影响()"*离子蓝色上转换荧光发射效率的主要因素/"

3、*关键词：()离子，1-2（34）晶体，上转换，浓度猝灭5&%&’’：$6,,，5&,,J［K—%&］质近年来被广泛研究，为了提高吸收效率和激%+引言光发射效率，人们希望提高激活离子的浓度，但是高的掺杂浓度又会引起更加复杂的现象/我们通过对随着蓝;紫波段全固态激光器在军事、通信、信不同掺杂浓度样品的吸收谱、荧光谱、以及6##7)息（高密度光存储）、医疗等领域越来越广泛的应用，激光二极管（VA）抽运下上转换光谱的实验测量，结"*人们对()离子蓝色上转换荧光的研究也日益深合89::;4<=>.（8;4）理论和CDE-F-G-;A=H.=I（C;A）理入，其%能级的蓝色上转换激光在多种固

4、态基质"*@5论，详细分析了()：1-2（345）&晶体中的能量传［%—,］"*中都已实现/然而，()离子能级结构对称性较递机理和离子浓度对上转换发光的影响/重点讨论强，浓度猝灭效应明显，很难实现高效蓝光输出，这了四种影响上转换发光效率的离子间相互作用机成为()"*离子上转换研究的一个障碍/因此对影响"%"%""""%理：?,*@5"?’*A&，?,*?,"?’*B"，@5()"*离子蓝色上转换发光效率的浓度猝灭现象的"""，%"""*?’"B5*B"@5*?’"B"*B5/分析表明交［’，$］研究成为人们关注的热点之一/叉弛豫和共协上转换等浓度猝灭效应是影响()"*本文所采用的掺

5、杂基质为1-2（34）（123）5&离子上转换发光效率的主要因素/晶体/它不仅具有良好的机械稳定性和化学稳定性、热导率高、拉曼活性好、吸收峰宽和容易生长等特&+实验［6，K］性，而且由于钨酸根的作用，能使晶体共价性提［%#］高，从而增大对稀土离子的溶解度，这一点有利实验所用样品分子式为1-2（%W!）()（!345）（&!"*于制备()离子掺杂浓度较高的样品/X#+#,，#+#"，#+##,），是采用MYRUZI->QFD提升法生"*()离子掺杂的钨酸盐晶体的发光及激光性长而成/表%列出了样品的一些具体的物理参数/!教育部“新世纪优秀人才支持计划”（批准号：,’#;K#"%#&，,

6、’#;K#"%#"），教育部留学回国人员科研启动基金（批准号：L&-&#&"%’#）、教育部优秀青年教师资助计划（批准号：M#%%$$），天津市自然科学基金（批准号：#,2B@N@O#,%##）以及长江学者和创新团队发展计划资助的课题/!通讯联系人/P;)-D>：

7、//（2(34）55064样品的吸收谱是采用日立9:;$82型分光光度计测量的，测量范围为$//—5///<#=采用>!!!?@型荧光光谱仪对样品进行了荧光谱和1//<#AB抽运下的上转换光谱测量=图!给出了测量上转换光谱的装置=通过耦合光路将AB发出的1//<#光束聚焦至样品抛光面上，光斑直径大约!##，为了避免自吸收效应，光斑位置选在距接收侧边缘!##处，然后由>!!!?@型荧光光度计从7/C探测接收荧光信号=以上测量均在室温下进行=图!上转换光谱测量设备图表5D