近红外波段激光检测卡原理、设计和制备

• 作 者: 侯春霄
• 机 构: 南开大学
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2010年期

近红外激光不可视,探测和调整必须借助辅助工具,目前的辅助工具有两种,一是与示波器相连的近红外探测器,通过光电转换信号了解近红外激光的方位及功率分布,该方法设备昂贵复杂不适合野外作业；二是使用近红外探测卡片。这种商业上的近红外检测卡是用有机材料制备的,近红外激光照射后产生可见光但随即消失,无法检测激光强度,并且这种有机卡片使用寿命短。近红外激光器使用者迫切需要一种既能辅助调整近红外激光的位置同时又能检测激光强度的近红外探测材料。本论文利用稀土离子的上转换发光特性,制备了氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,研磨后制备了近红外激光检测卡,光谱覆盖范围在800nm到2000nm。检测发光材料为无机材料,在使用环境、使用寿命和成本等方面克服了有机材料的弱点。主要研究内容如下:　　
1、采用高温固相熔融法制备掺杂不同稀土离子的玻璃和玻璃陶瓷,重点研究稀土离子的掺杂浓度对玻璃形成的影响,最终得到透明性好的稀土玻璃材料。　　
2、稀土离子的在近红外区间的单光子吸收是稀土离子上转换发光的必要条件,在近红外区间具有较大吸收截面的稀土离子的潜在的上转换发光中心。通过透射光谱,研究稀土离子在近红外区间800nm-2000nm范围的吸收特性。　　
3、稀土离子的上转换发光过程是吸收2-3个近红外光子的过程,要求稀土离子具有匹配的能级。在具有单光子吸收能力的稀土离子中,系统研究能够吸收2-3个近红外光子的稀土离子的能量传输过程。对于没有匹配能级的稀土离子,提出实现上转换发光的途径。　　
4、制备可检测近红外激光光斑大小和位置的近红外激光检测卡,卡片面积在5-20cm2,可检测的最小激光功率密度在每平方毫米数十毫瓦。