Pr～（3+）：Y2SiO5单晶和有机染料CEASP的光学性质及上转换过程的研究

论文摘要

随着光信息处理、光通讯、光存储及显示技术的发展，人们对高效率、全固化、短波长、可调谐激光器的需要越来越迫切。目前，产生短波长可调谐激光最常用的方法是非线性材料中的倍频、混频技术。但这种技术需要满足严格的位相匹配条件，而且，仪器结构比较复杂，价格高，不易集成，因此它的应用受到限制。近几年来，另一种产生短波长可调谐激光技术——上转换激光越来越倍受关注。其主要特点是：1 不需要位相匹配条件；2 结构简单，可全固化；3 价格低廉。上转换激光材料主要有两类：A．稀土离子掺杂的光学晶体或非晶体；B．有机发光材料。目前国外报道的上转换激光的研究主要集中在红外、可见波段，对紫外上转换激光报道很少。本论文主要针对上述两类材料中的两种样品的上转换过程及其机理进行了实验和理论研究。 本论文分为两个部分：第一部分主要研究了Pr3+∶Y2SiO5晶体的上转换特性，为此我们首先研究了该晶体的吸收谱、荧光谱、激发谱、不同能级不同浓度荧光寿命的测量以及荧光量子效率等重要光学参量；利用Judd-Ofelt理论计算了4f2组态内各能级间的跃迁几率、自然辐射寿命。最后研究了各种可能的上转换过程，分析了各种上转换产生的机理；第二部分主要研究了一种新型有机染料的上转换特性，为此测量了线性、

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 激光器的发展简史和发展方向
• 1.1.1 激光器的发展简史
• 1.1.2 激光器的发展方向
• 1.2 可调谐紫外激光简介
• 1.2.1 可调谐激光器
• 1.2.2 可调谐紫外激光器现状和发展方向
• 1.3 上转换发光机理
• 1.3.1 上转换发光的种类
• 1.3.2 上转换发光效率
• 1.3.3 上转换发光阶数的判别
• 1.4 稀土离子能级结构
• 1.4.1 稀土离子4f-4f和5d-4f跃迁的谱线特征
• 1.4.2 稀土离子5d组态的能级结构
• 1.5 有机染料
• 1.5.1 非线性光学
• 1.5.2 双光子技术的应用进展
• 1.6 本论文的意义及主要内容
• 3+:Y₂SiO₅晶体辐射特性的实验测量'>第二章 Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体辐射特性的实验测量
• 2.1 吸收光谱的测量原理和实验装置
• 2.1.1 吸收光谱的测量原理
• 2.1.2 吸收光谱的实验装置
• 2.2 荧光光谱的测量
• 2.2.1 测量装置
• 2.2.2 荧光光谱
• 2.3 荧光寿命的测量
• 2.3.1 能级寿命测量的原理
• 2.3.2 能级寿命测量的实验方法
• 2.3.3 测量荧光寿命的实验装置和测量方法
• 2.3.4 能级寿命测量结果及分析
• 2.4 本章小结
• 3+:Y₂SiO₅晶体中pr³⁺能级间跃迁几率的计算'>第三章 pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中pr³⁺能级间跃迁几率的计算
• 3.1 晶体场理论简介
• 3.2 Judd-Ofelt理论
• λ的拟合'>3.3 唯象强度参数Ω_λ的拟合
• 3.4 荧光量子效率的计算
• 3.5 本章小结
• 3+:Y₂SiO₅晶体中各种上转换过程的研究'>第四章 Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中各种上转换过程的研究
• 3+:Y₂SiO₅晶体中可见到紫外上转换'>4.1 Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中可见到紫外上转换
• 3+:Y₂SiO₅晶体中可见到紫外上转换'>4.1.1 连续光激发下pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中可见到紫外上转换
• 3+:Y₂SiO₅晶体中的可见到紫外上转换'>4.1.2 脉冲光激发下Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中的可见到紫外上转换
• 3+:Y₂SiO₅晶体中的可见到可见上转换'>4.2 脉冲光激发下Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中的可见到可见上转换
• 3+:Y₂SiO₅晶体中的红外到可见上转换'>4.3 脉冲光激发下Pr³⁺:Y₂SiO₅晶体中的红外到可见上转换
• 4.4 本章小结
• 第五章 有机染料多光子上转换特性研究
• 5.1 实验样品
• 5.2 线性吸收谱的测量
• 5.3 单光子荧光光谱的测量
• 5.4 双光子荧光光谱的测量
• 5.5 双光子吸收截面的测量
• 5.6 实验结果分析
• 5.7 本章小结
• 论文总结
• 参考文献
• 作者攻读博士学位期间已发表和待发表的论文目录
• 中文摘要
• 英文摘要
• 致谢