【摘 要】
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本论文分为两部分分别对Tm3+，Ho3+:NaY(WO4)2晶体的光谱及2μm激光性能和Dy3+离子掺杂的单一基质白光LED用荧光粉进行了研究。
第一部分中首先介绍了2μm波段激光的研究
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本论文分为两部分分别对Tm3+，Ho3+:NaY(WO4)2晶体的光谱及2μm激光性能和Dy3+离子掺杂的单一基质白光LED用荧光粉进行了研究。
第一部分中首先介绍了2μm波段激光的研究意义、实现方法及已实现该波段输出的激光晶体的研究现状，提出本研究工作的主要目的。采用提拉法生长了Tm3+:NaY(WO4)2、Ho3+:NaY(WO4)2和Tm3+/Ho3+:NaY(WO4)2晶体，对生长的晶体进行了相表征，定向和掺杂离子浓度分析，围绕实现2μm波段激光的目标开展了晶体的相关光谱性能研究。测量了上述晶体的偏振吸收谱、荧光发射谱以及荧光衰减曲线。利用Judd-Ofelt理论分析吸收光谱，得到J-O强度参数、能级辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等一系列重要的光谱参数。计算了晶体在2μm附近的发射截面，进而计算了增益截面。根据光谱分析的结果评估了各个晶体在激光应用方面的潜力。与Tm3+离子相比，Ho3+离子在2μm附近具有更大的发射截面及激光上能级寿命，更容易起振。采用光纤耦合795 nm LD脉冲激光器泵浦，在Tm3+/Ho3+:NaY(WO4)2晶体中实现了2.07μm人眼安全激光运转。相关研究结果为钨酸盐晶体作为2μm波段激光增益介质提供了光谱学方面的参考。
Dy3+离子在可见光区呈现了两种主要发射:4F9/2→6H15/2(～480nm)的蓝光和4F9/2→6H13/2(～580nm)的黄光。由于其自身的特殊发光性质，Dy3+离子在很多基质中都表现出白光发射，适合作发光材料的发光中心离子。因此在第二部分中我们研究了Dy3+离子激活的单一基质荧光粉，并研究其在紫外光激发下的光谱特性，探讨其在白光LED应用上的可行性。
采用溶胶凝胶法制备了Dy3+:Y3Ga5O12荧光粉，利用XRD和SEM对合成样品进行表征，详细研究了其光致发光性能。在紫外激发下，纯的Y3Ga5O12荧光粉由于Ga-O基团的影响会有蓝光发射。而Dy3+:Y3Ga5O12荧光粉的发射谱由Y3Ga5O12基质发射峰和Dy3+离子的特征发射峰组成。通过Dy3+离子的蓝光和黄光发射强度比，探讨了Dy3+在晶格中的位置。借助能量传递理论解释了Dy3+:Y3Ga5O12样品的荧光浓度淬灭效应。不同浓度掺杂的Dy3+:Y3Ga5O12荧光粉均得到了白光发射。
采用固相烧结法制备系列Dy3+，Tm3+:NaY(WO4)2荧光粉。单掺Dy3+的NaY(WO4)2样品中黄光明显强于蓝光，整体呈现黄色发射。Tm3+离子在紫外激发下产生的蓝色发射能有效地改善Tm3+/Dy3+: NaY(WO4)2荧光粉中蓝光与黄光的比例。探讨了Tm3+和Dy3+离子之间的能量传递过程。调节掺杂离子浓度在Tm3+/Dy3+: NaY(WO4)2荧光粉得到了色纯度较好的白光。
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