532 nm連續(xù)激光激發(fā)稀土摻雜氧化物紫外熒光特性及機(jī)制研究.pdf

1、在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、精密材料加工、高密度光學(xué)存儲(chǔ)等領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力，使得連續(xù)紫外激光受到廣泛關(guān)注，成為激光研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。頻率上轉(zhuǎn)換技術(shù)，不受相位匹配條件的限制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成為實(shí)現(xiàn)連續(xù)紫外全固態(tài)激光器的一個(gè)重要手段。然而，由于常用的紅外二極管激光單光子能量低，產(chǎn)生紫外頻率上轉(zhuǎn)換熒光的多光子過程復(fù)雜，效率也不高，影響了頻率上轉(zhuǎn)換紫外激光器的實(shí)用化發(fā)展?？梢娂す獾膯喂庾幽芰扛?，通過兩光子過程就可以獲得紫外頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射。因此，本

2、文以稀土摻雜氧化物作為主要研究對(duì)象，對(duì)連續(xù)可見激光激發(fā)下的頻率上轉(zhuǎn)換熒光光譜測(cè)量方法、稀土離子頻率上轉(zhuǎn)換熒光特性等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　開展了連續(xù)可見激光激發(fā)下的熒光光譜測(cè)試方法的研究。建立了連續(xù)可見激光激發(fā)下的頻率上轉(zhuǎn)換熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)以及時(shí)間分辨熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)。通過干涉濾光片的設(shè)計(jì)，有效的消除了激光散射光引入的系統(tǒng)噪聲、提高了熒光信號(hào)的信噪比；利用電光調(diào)制器對(duì)激光偏振方向進(jìn)行調(diào)制，通過偏振棱鏡的偏振消光作用，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)

3、可見激光激發(fā)下時(shí)間分辨熒光光譜的測(cè)量。
　　對(duì)532 nm連續(xù)激光非匹配共振激發(fā)下Er3+離子頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射性質(zhì)進(jìn)行了研究。獲得了 Er3+離子紫外波段的頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射，建立了穩(wěn)態(tài)速率方程模型，提出了其頻率上轉(zhuǎn)換過程的物理機(jī)制。Er3+離子產(chǎn)生262 nm、308 nm熒光輻射的4D5/2能級(jí)以及產(chǎn)生276 nm、340 nm熒光輻射的2H9/2能級(jí)是通過ETU過程布居的；產(chǎn)生320 nm、409 nm、475 nm熒光輻

4、射的2P3/2能級(jí)通過ESA過程與ETU過程共同作用布居的。
　　對(duì)532 nm連續(xù)激光匹配共振激發(fā)下 Ho3+離子頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射性質(zhì)進(jìn)行了研究。獲得了Ho3+離子紫外波段的頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射，建立了穩(wěn)態(tài)速率方程模型以及含時(shí)速率方程模型，提出了其頻率上轉(zhuǎn)換過程的物理機(jī)制。Ho3+離子產(chǎn)生306 nm、362 nm、412 nm、461 nm熒光輻射的3D3能級(jí)是通過ESA過程與ETU過程共同布居的；產(chǎn)生390 nm、428 n

5、m熒光輻射的5G4、5G5能級(jí)是通過ESA過程布居的；產(chǎn)生490 nm熒光輻射的5F3能級(jí)是通過5G4、5G5能級(jí)的無輻射弛豫過程布居。
　　基于光譜設(shè)計(jì)以及光譜調(diào)制，對(duì)Er3+離子與Gd3+離子、Ho3+離子與Gd3+離子之間能量傳遞進(jìn)行了研究。在532 nm連續(xù)激光激發(fā)下，獲得了氧化釔基質(zhì)中Gd3+離子在紫外波段的頻率上轉(zhuǎn)換熒光輻射。通過光譜分析，發(fā)現(xiàn)了Gd3+離子對(duì) Er3+離子、Ho3+離子的光譜調(diào)制作用；證實(shí)了 Er3+

6、離子與Gd3+離子、Ho3+離子與Gd3+離子之間的能量傳遞過程。
　　對(duì)大功率980 nm二極管激光激發(fā) Yb3+離子的寬帶連續(xù)輻射現(xiàn)象進(jìn)行了探索性研究。通過熒光光譜校正過程，獲得了寬帶連續(xù)輻射的光譜功率分布，證實(shí)了這種寬帶連續(xù)輻射的物理本質(zhì)是黑體輻射?；谀芰渴睾愣梢约袄硐霘怏w模型，解釋了輻射積分強(qiáng)度隨壓強(qiáng)減小而增加的現(xiàn)象。根據(jù)固體理論，提出了多聲子無輻射弛豫正反饋效應(yīng)，唯像解釋了紅外二極管激光激發(fā)Yb3+離子產(chǎn)生黑體輻射的