我国关键有源光纤材料发展战略研究 被引量：3

1

作者 宋向阳 唐国武 +1 位作者 董国平 杨中民 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期42-52,共11页

光纤激光器及放大器广泛应用于智能制造、生命健康、新一代信息技术以及国防军事等领域,而有源光纤是光纤激光器和放大器的关键材料。本文综述了红外波段(近红外1.0μm、近中红外1.3~1.5μm、中红外2.0~3.0μm)关键有源光纤材料的研究进... 光纤激光器及放大器广泛应用于智能制造、生命健康、新一代信息技术以及国防军事等领域,而有源光纤是光纤激光器和放大器的关键材料。本文综述了红外波段(近红外1.0μm、近中红外1.3~1.5μm、中红外2.0~3.0μm)关键有源光纤材料的研究进展,从增益系数、增益带宽、特种光纤应用等角度分析了国内外有源光纤材料的发展现状和趋势,指出了我国在该领域所面临的生产设备国产化率不高、高端工业化产品不足等问题,提出了我国关键有源光纤材料未来的重点发展思路、发展方向和发展目标。最后从基本理论自主创新、产业可持续发展、推动政策体系构建、高技术产品引领、全产业链循环发展、领域人才梯队培养等方面提出了对策建议,以期推动我国关键有源光纤材料领域优质、快速发展。 展开更多

关键词 有源光纤材料 红外波段 光纤增益 光纤带宽

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可调谐单频光纤激光器的研究进展(特邀) 被引量：1

2

作者 段叶珍 杨昌盛 +4 位作者 李佳龙 蒋葵 赵齐来 冯洲明 徐善辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期79-88,共10页

可调谐单频光纤激光器具有调谐范围宽、光信噪比高、线宽窄、噪声低和兼容性好等特点,在光谱学、光学探测、光学传感、光纤通信等领域有着重要的应用价值,引起了国内外研究者的广泛关注。简单介绍了可调谐单频光纤激光的调谐和选模关键... 可调谐单频光纤激光器具有调谐范围宽、光信噪比高、线宽窄、噪声低和兼容性好等特点,在光谱学、光学探测、光学传感、光纤通信等领域有着重要的应用价值,引起了国内外研究者的广泛关注。简单介绍了可调谐单频光纤激光的调谐和选模关键技术,对1.0、1.5、2.0μm和中红外等不同波段的可调谐单频光纤激光器进行了总结与归纳,综述了其国内外研究现状,并展示了其在调谐范围、激光线宽、光信噪比、输出功率、输出功率平坦度等性能指标方面取得的成果。此外,结合笔者课题组近年来在可调谐单频光纤激光器方面的研究工作,介绍了基于复合腔结构实现可调谐单频光纤激光的最新进展,并展望了可调谐单频光纤激光器的未来发展趋势。 展开更多

关键词 可调谐 单频 光纤激光器 滤波器

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Cu基金属卤化物发光材料(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)及其全光谱照明应用 被引量：1

3

作者 黄敬龙 金建策 +1 位作者 苏彬彬 夏志国 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期528-536,共9页

铜(Ⅰ)基金属卤化物作为新一代环境友好的发光材料受到了研究者的广泛关注。本文采用溶剂辅助结晶法设计制备了一种新型零维金属卤化物发光材料(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)。在365 nm激发下,该化合物呈现出半峰宽为346 nm的超宽带橙... 铜(Ⅰ)基金属卤化物作为新一代环境友好的发光材料受到了研究者的广泛关注。本文采用溶剂辅助结晶法设计制备了一种新型零维金属卤化物发光材料(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)。在365 nm激发下,该化合物呈现出半峰宽为346 nm的超宽带橙红色发射,光致发光量子产率为42.6%。基于低温光谱、激发波长依赖的发射光谱和理论计算研究表明,峰值700 nm处的超宽带发射来自于Cu^(+)离子3d轨道和Br^(-)离子4p轨道间相互作用形成的简并能级。在低温下,(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)的晶格畸变导致能级的简并度降低,其荧光发射包含峰值为629 nm和735 nm的两个发射带。在高能激发下,电子跃迁到(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)的更高能级S3而带来的发射与77 K下观测到的480 nm处的发射峰相对应。采用(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)制备的白光发光二极管(LED)器件的显色指数高达90.6,表明其在全光谱照明领域具有潜在的应用前景。 展开更多

关键词 零维结构 Cu基金属卤化物 全光谱照明

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动态缺陷导致Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+),Er^(3+)材料上转换和下转移发光不同热猝灭行为研究

4

作者 汪世杰 王映涵 +2 位作者 陶正仁 安正策 叶柿 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期863-875,共13页

掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-... 掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-f跃迁发射为研究对象,旨在获得更清晰的机理。结果表明,热致缺陷/离子的动态迁移能促进高温下辐射跃迁和抑制非辐射跃迁,导致上转换发光具有显著的负热猝灭,下转移发光热猝灭较小。其中,布居速率较慢的上转换过程更容易受到时间尺度与之相当的Na^(+)/空位迁移过程的影响。本研究可为理解发光材料热猝灭机制提供另一种视角。 展开更多

关键词 Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+) Er^(3+) 上转换发光 下转移发光 负热猝灭 能量传递

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Tm^(3+)掺杂玻璃光纤研究进展 被引量：1

5

作者 钱国权 唐国武 +3 位作者 吴敏波 钱奇 陈东丹 杨中民 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第8期2471-2484,共14页

2μm波段光纤激光可被广泛应用于激光雷达、生物医疗、环境监测以及光谱学等领域,而Tm^(3+)掺杂玻璃光纤是2μm波段光纤激光重要的增益介质。本文从Tm^(3+)掺杂玻璃的发光特性出发,介绍了Tm^(3+)掺杂玻璃光纤的制备技术,综述了不同玻璃... 2μm波段光纤激光可被广泛应用于激光雷达、生物医疗、环境监测以及光谱学等领域,而Tm^(3+)掺杂玻璃光纤是2μm波段光纤激光重要的增益介质。本文从Tm^(3+)掺杂玻璃的发光特性出发,介绍了Tm^(3+)掺杂玻璃光纤的制备技术,综述了不同玻璃基质材料掺Tm^(3+)光纤的研究进展。最后,指出了制备高性能Tm^(3+)掺杂玻璃光纤需要解决的关键问题,提出了可能的解决方法,并对Tm^(3+)掺杂玻璃光纤发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 2μm波段 Tm^(3+) 增益光纤 光纤激光 激光玻璃 单频激光

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CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用 被引量：4

6

作者 陈孔岚 张学亮 +4 位作者 宋恩海 周亚运 袁健 樊婷 邓婷婷 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期259-270,共12页

报道了一种新型的Mn^(4+)掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)红色荧光粉,详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数(显指)暖白光LED应用。CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)在130~200℃间脱水转化为CaTiF_(... 报道了一种新型的Mn^(4+)掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)红色荧光粉,详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数(显指)暖白光LED应用。CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)在130~200℃间脱水转化为CaTiF_(6):Mn^(4+),荧光光谱发生改变,重新吸附水分子可恢复到CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+),发光性能不可逆。重要的是,该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线(ZPL)和ν6振动峰,色坐标为(0.701,0.299),更接近人眼敏感的红光边界650 nm(色坐标x~0.72,y~0.28),有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出,Mn^(4+)在CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)中占据低对称性的格位,所受到的晶体场强度较弱,Mn—F键的共价性较强。另外,通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能,共掺小离子半径的Si^(4+)增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)作为红光成分,获得了高显色指数(R_(a)=90,R_(9)=68)的暖白光LED,在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。 展开更多

关键词 Mn^(4+)掺杂氟化物 CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+) 极强零声子线 高显色指数 暖白光LED

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掺铥锗酸盐激光玻璃光谱特性定量计算与预测 被引量：1

7

作者 贾延琪 董双丽 肖永宝 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期889-897,共9页

掺稀土激光玻璃是光纤激光器的核心工作介质,如何定量计算预测激光玻璃的光学光谱特性是加快高性能激光玻璃研发的挑战之一。本文以掺铥(Tm^(3+))二元锗酸盐激光玻璃为例,将相图中的“一致熔融化合物”视为玻璃的组成/结构“基元”,基于... 掺稀土激光玻璃是光纤激光器的核心工作介质,如何定量计算预测激光玻璃的光学光谱特性是加快高性能激光玻璃研发的挑战之一。本文以掺铥(Tm^(3+))二元锗酸盐激光玻璃为例,将相图中的“一致熔融化合物”视为玻璃的组成/结构“基元”,基于掺Tm^(3+)基元玻璃的物理和光谱性质的实验值利用杠杆规则计算预测了锗酸盐激光玻璃相应的性质,如密度、折射率、有效线宽、吸收/发射截面、辐射寿命、增益带宽等。结果表明,物理性质和光谱特性的预测值与实验值吻合度较高,预测误差绝对值分别小于4.61%和9.66%。此外,该方法能够准确预测掺Tm^(3+)锗酸盐玻璃的物理性质和光谱特性随组分的变化趋势,包括线性规律和“锗反常”现象,有助于解析激光玻璃组成-结构-性质的内在关联。本研究有望为激光玻璃的性质预测和成分设计提供指导。 展开更多

关键词 激光玻璃 光谱特性 定量预测 相图模型

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新兴零维金属卤化物的光致发光与应用研究进展 被引量：13

8

作者 苏彬彬 夏志国 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期733-754,共22页

零维(0D)金属卤化物是一类新兴的发光材料体系,它们具有独特的“主-客”体结构,即独立的阴离子金属卤化物多面体客体规则有序地分布在有机阳离子或碱金属阳离子形成的主体框架中。这种具有相对较“软”晶格的0D金属卤化物材料的发光主... 零维(0D)金属卤化物是一类新兴的发光材料体系,它们具有独特的“主-客”体结构,即独立的阴离子金属卤化物多面体客体规则有序地分布在有机阳离子或碱金属阳离子形成的主体框架中。这种具有相对较“软”晶格的0D金属卤化物材料的发光主要源于自陷激子(Self-trapped excitons,STEs)复合,其通常呈现出宽带发射,且具有大的斯托克斯位移。通过筛选不同的及多样化构型的金属卤化物多面体,将其与合适的有机阳离子或者Cs+等组合,可形成多种新型结构的0D金属卤化物,并实现丰富的STEs发光特性,其可调节的荧光发射不仅可以覆盖整个可见光区,还可实现单相白光或近红外发光,成为光致发光材料研究领域的一个热点和重点。基于此,本文结合本课题组在该领域的研究工作基础,首先讨论了0D金属卤化物的光致发光机理;其次,介绍了具有不同多面体构型的0D金属卤化物材料的发光特性及应用;最后,总结了0D金属卤化物目前亟待解决的关键科学问题,并对0D金属卤化物的未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 金属卤化物 光致发光 LED应用

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Er^(3+)掺杂锗酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测 被引量：1

9

作者 万杰 欧阳莎 +2 位作者 姬瑶 段太宇 王伟超 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1032-1041,共10页

稀土掺杂激光玻璃光纤是光纤激光器的核心增益介质,其中稀土离子掺杂浓度是决定激光玻璃增益特性的重要参数,如何快速有效地确定最佳掺杂浓度是稀土掺杂激光玻璃光纤的关键科学问题之一。本文以Er^(3+)掺杂锗酸盐激光玻璃为例,利用Er^(3... 稀土掺杂激光玻璃光纤是光纤激光器的核心增益介质,其中稀土离子掺杂浓度是决定激光玻璃增益特性的重要参数,如何快速有效地确定最佳掺杂浓度是稀土掺杂激光玻璃光纤的关键科学问题之一。本文以Er^(3+)掺杂锗酸盐激光玻璃为例,利用Er^(3+):^(4)I_(13/2)→^(4)I_(15/2)跃迁的自发辐射跃迁寿命和实测寿命,预测了锗酸盐激光玻璃的猝灭浓度。研究表明,在该玻璃体系中,理论预测与实际值的最大绝对误差小于0.4%。对比唯象模型和有限扩散模型分别拟合多个样品发光强度和实测寿命确定猝灭浓度的方法,本文提出的方法仅需通过少量样品的测试参数即可确定激光玻璃猝灭浓度,简单快捷且计算误差小,对高增益激光玻璃与光纤研究具有指导意义。 展开更多

关键词 锗酸盐玻璃 稀土离子 Er^(3+) 猝灭浓度 理论计算

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Nd^(3+)掺杂磷酸盐激光玻璃猝灭浓度的计算与预测

10

作者 万杰 欧阳莎 +2 位作者 姬瑶 段太宇 王伟超 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1042-1050,共9页

通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系,建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现,在Nd^(3+)掺杂磷酸盐玻璃中,无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性,表明OH-对无辐... 通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系,建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现,在Nd^(3+)掺杂磷酸盐玻璃中,无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性,表明OH-对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度,有效降低了多声子弛豫以及OH-的影响,预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性,这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义,有助于新型激光玻璃的研究和探索。 展开更多

关键词 磷酸盐玻璃 Nd^(3+) 猝灭浓度 理论计算

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新型Al_2O_(3)-CaO-ZnO玻璃制备与Er^(3+)∶2.7 μm中红外发光性能

11

作者 刘银 万杰 +1 位作者 肖永宝 禹德朝 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期727-735,共9页

3 μm波段的中红外光纤激光器在生物医疗、环境监测和军事等领域具有重要的应用前景,在国内外受到了广泛的关注和研究。低声子能量、高效稳定的中红外玻璃作为光纤激光器的核心工作介质,是实现3 μm波段中红外激光的重要基础。本文采用... 3 μm波段的中红外光纤激光器在生物医疗、环境监测和军事等领域具有重要的应用前景,在国内外受到了广泛的关注和研究。低声子能量、高效稳定的中红外玻璃作为光纤激光器的核心工作介质,是实现3 μm波段中红外激光的重要基础。本文采用熔融-淬冷法制备了掺Er^(3+)新型Al_2O_(3)-CaO-ZnO玻璃,通过热分析、拉曼光谱、透射光谱以及光致发光光谱等对玻璃的热力学、结构、透过波长范围和中红外发光性能进行了表征。结果表明,Al_(2)O_(3)-CaO-ZnO玻璃具有较高的玻璃化转变温度(~750℃)、较低的声子能量(~780 cm^(-1))以及较宽的透过波长范围(0.5~5 μm);在980 nm激光激发下,在掺Er^(3+)玻璃中观察到了明显的2.7 μm(Er^(3+)∶^(4)I_(11/2)→^(4)I_(13/2))波段荧光发射。研究结果表明Al_(2)O_(3)-CaO-ZnO体系玻璃是一种优良的中红外激光基质材料。 展开更多

关键词 铝酸盐玻璃 Er^(3+)掺杂 2.7μm发光 中红外发光

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高效高稳定Rb_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)红光单晶 被引量：3

12

作者 周亚运 明红 +4 位作者 赵逸飞 王媛婧 宋恩海 夏志国 张勤远 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1559-1568,共10页

激光照明是下一代大功率固体照明重要的发展方向之一。目前,主流白光激光器件所采用的黄光/绿光陶瓷或晶体的发射光谱中红光组分不足,使得采用这类单一材料的激光照明器件色温偏高、显色指数较低。本文报道了液相法制备的高效率高稳定的... 激光照明是下一代大功率固体照明重要的发展方向之一。目前,主流白光激光器件所采用的黄光/绿光陶瓷或晶体的发射光谱中红光组分不足,使得采用这类单一材料的激光照明器件色温偏高、显色指数较低。本文报道了液相法制备的高效率高稳定的Rb_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)(RSFM)红光单晶,该材料具有宽带蓝光吸收(~450 nm)和窄带红光发射(~630 nm)特征,外量子效率达55.8%。利用该材料组装的暖白光激光照明器件在7 W/mm^(2)功率密度激发下,光效达104.3 lm/W、色温为2633 K、显色指数为78.3。研究表明,高性能Mn^(4+)激活氟化物红光单晶有望促进暖白光激光照明应用。 展开更多

关键词 Mn^(4+)掺杂 氟化物 红光单晶 激光照明

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玻璃闪烁体的研究进展 被引量：11

13

作者 吕时超 周时凤 +1 位作者 唐俊州 刘培 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期126-134,共9页

玻璃闪烁体作为射线探测的核心材料之一在医学成像、高能物理、环境监测以及安检等领域扮演着重要的角色.根据其特点和应用背景主要分为高密度玻璃闪烁体、低密度玻璃闪烁体、微晶玻璃闪烁体.本文介绍了不同种类玻璃闪烁体的特点,重点... 玻璃闪烁体作为射线探测的核心材料之一在医学成像、高能物理、环境监测以及安检等领域扮演着重要的角色.根据其特点和应用背景主要分为高密度玻璃闪烁体、低密度玻璃闪烁体、微晶玻璃闪烁体.本文介绍了不同种类玻璃闪烁体的特点,重点关注了玻璃闪烁体的制备、微观结构、发光性能以及应用,并对玻璃闪烁体性能的优化以及今后的发展作出了展望. 展开更多

关键词 闪烁材料 玻璃 闪烁体 射线探测 微晶玻璃 玻璃光纤 中子探测

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磁耦合Mn^(2+)-Mn^(2+)离子对发光行为研究进展 被引量：2

14

作者 朱兴路 宋恩海 +1 位作者 邹炳锁 叶柿 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期482-500,共19页

过渡金属Mn^(2+)掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用。Mn^(2+)离子具有5个未成对的d电子,掺杂在发光材料中通常具有高自旋态,其容易与近邻的Mn^(2+)离子发生交换或超交换作用即磁相互作用。此类相互作用可... 过渡金属Mn^(2+)掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用。Mn^(2+)离子具有5个未成对的d电子,掺杂在发光材料中通常具有高自旋态,其容易与近邻的Mn^(2+)离子发生交换或超交换作用即磁相互作用。此类相互作用可在分子尺度下对电子自旋产生很强的束缚能力,使得磁耦合Mn^(2+)-Mn^(2+)离子对的发光行为不同于孤立Mn^(2+)离子的发光行为,如荧光寿命变短、异常的发射波长红移/蓝移、多峰发射以及异常的磁光现象等。但由于受到浓度猝灭、缺陷、声子耦合、能量传递、与半导体激子的sp-d交换作用等多因素的影响以及测试技术的限制,对Mn^(2+)-Mn^(2+)离子间磁相互作用的确认及其对发光行为的影响仍存在较多争议。随着研究的不断深入和一些新的表征手段如光磁测量技术的引入,上述问题可以得到部分解决。本文首先简要介绍过渡金属离子磁相互作用类型及其理论基础;然后综述Mn^(2+)-Mn^(2+)离子间磁相互作用对其吸收光谱、发射光谱、荧光寿命和磁光效应的影响,并着重比较探讨了能证明Mn^(2+)-Mn^(2+)磁相互作用的存在及其作用类型的不同技术手段;最后进行总结并对此类材料在LED器件等领域的潜在应用进行了展望。 展开更多

关键词 Mn^(2+) 磁相互作用 发光

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