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Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶上转换白光性能研究

邢丽丽  
【摘要】:采用高温固相法制备了一系列不同掺杂浓度的Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶。首先运用3因素3水平无交互作用正交试验进行Ho,Yb,Tm掺杂元素浓度的初选,并发现元素间交互作用不可忽略。在此基础上进行了3因素2水平有交互作用正交试验,考察元素间交互作用对上转换发光性能的影响。最后运用单因素实验调节掺杂离子浓度,为实现Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶体系中上转换白光的输出奠定基础。 测试Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶的上转换发光光谱,并在此基础上得到了上转换功率曲线,用以分析Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶体系白光输出的上转换机制。根据实验结果,我们推测在Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶体系中,由于Ho~(3+)离子的~5I_7能级以及Tm~(3+)离子的3F4能级发生布局粒子饱和现象,以及Ho~(3+)和Tm~(3+)之间的交叉弛豫现象,导致红光和绿光的上转换发光过程为单光子过程,蓝光的上转换发光过程为双光子过程。 在前期试验的基础上,不断调节掺杂离子浓度,实现980nm激光器激发下,Ho:Yb:Tm:LiNbO_3多晶体系上转换白光的输出。此时Ho~(3+),Yb~(3+),Tm~(3+)掺杂浓度分别为0.1mol%,2.0mol%,0.2mol%。 X-射线衍射结果表明,Ho:Yb:Tm:LiNbO_3晶体仍保持LiNbO_3晶体原有的晶格结构,只是晶格常数和晶胞体积发生微小变化。而且实验结果表明,掺杂离子的进入使得晶胞体积较未掺杂有所减小。并结合紫外-可见吸收光谱分析了离子在晶体中的占位情况。


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