论文摘要
稀土离子掺杂光学玻璃中产生的上转换多彩和白色荧光在固态激光器、光数据存储和三维显示器件等方面具有广阔的应用前景，一直是人们研究的热点和焦点。暖色调基底使人眼感觉舒适，因此暖色调多彩荧光和白光更受关注。另外，这种基于反斯托克斯效应的上转换白色荧光对人体不存在伤害，因此人们把目光投向可用于微创医疗照明高效的上转换白光。但是由于上转换荧光基于多光子发射，其效率比较低，远远达不到微型医疗设备照明的要求。而在稀土离子掺杂具有波导结构器件中存在放大的自发辐射，如果泵浦足够强，特定方向上的“放大的自发辐射”将大大加强，形成超荧光，有力的提高了器件输出端荧光的亮度，从而提高照明的质量。基于以上考虑，合成了Tm3+/Yb3+，Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂低声子能量铝锗酸盐玻璃，研究了974nm激光激发下上述玻璃的上转换荧光特异性，讨论了上转换荧光强度和激发功率之间的关系，计算了Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐玻璃中上转换荧光的色坐标和色温，并在1931-CIE图中展示出随激发功率变化，色坐标的移动趋势。另外，在Tm3+/Yb3+，Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐玻璃表面采用离子交换法制备了条形光波导，并对光波导中产生的上转换放大的自发辐射荧光（上转换超荧光）的荧光特异性进行分析，为高质量微创医疗用的波导型白色上转换超荧光光源奠定基础。本工作取得了以下成果：1.合成并表征了Tm3+/Yb3+，Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐玻璃。观察了Tm3+离子有效的三光子蓝色上转换荧光和Ho3+离子双光子绿色和红色上转换荧光。Ho3+离子中强烈的红色上转换荧光比绿色荧光强8倍之多，有利于实现高显色指数，形成暖色调基底。在Tm3+/Ho3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐玻璃中，通过调节上转换荧光的峰值比，荧光颜色可变化为多种白色。随着激发功率的增加，混合上转换荧光的色坐标在1931-CIE图中沿着左下方向移动。2.在Tm3+/Yb3+、Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺铝锗酸盐玻璃的基础上制备了K+-Na+离子交换条形光波导。将光纤输入端连接至条形光波导输出端，研究了光纤输出端中上转换超荧光的荧光光谱。980nm激光激发下，在Tm3+/Yb3+、Ho3+/Yb3+和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺铝锗酸盐玻璃条形光波导中分别实现了高密度的蓝色、绿色和白色传输轨迹。在Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺铝锗酸盐玻璃条形光波导连接的光纤输出端，观察到明亮的白色光斑。在不同激发功率激发下，Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺铝锗酸盐玻璃条形光波导中上转换超荧光的颜色多种多样，但主要位于白色区域内。
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