【摘 要】
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余辉发光材料可以把激发光的能量存储在材料的陷阱中,在外界光源停止激发后材料仍能持续发光。紫外余辉材料通常需要紫外灯或X射线等高能光源激发才能产生余辉发光,这种激发特性会限制紫外余辉技术的发展。上转换充能(Up-Conversion Charging,UCC)是一种利用低能光子激发材料产生余辉发光的非线性光学过程,可以实现紫外余辉材料的陷阱填充。关于上转换充能的主要研究工作是利用单色光激发材料实现上
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余辉发光材料可以把激发光的能量存储在材料的陷阱中,在外界光源停止激发后材料仍能持续发光。紫外余辉材料通常需要紫外灯或X射线等高能光源激发才能产生余辉发光,这种激发特性会限制紫外余辉技术的发展。上转换充能(Up-Conversion Charging,UCC)是一种利用低能光子激发材料产生余辉发光的非线性光学过程,可以实现紫外余辉材料的陷阱填充。关于上转换充能的主要研究工作是利用单色光激发材料实现上转换余辉,考虑到实际应用,选择更便捷、波长范围更广的激发光源是很有意义的。本论文结合上转换激发方式和紫外余辉材料,利用宽谱带的白光手电筒作为激发光源,研究了紫外上转换发光和上转换余辉,实现了低能激发光对余辉材料的充能,使用白光手电激发余辉材料对基础发光研究和实际应用都具有重要意义。具体实验研究内容如下:(1)为了更好地研究上转换充能,在紫外发光材料中设计上转换激发途径是至关重要的。本文工作首先选择白光手电筒作为激发源,在Lu2GdAl2Ga3O12:Pr3+材料中实现了紫外上转换发光。发光过程为Pr3+离子借助上转换过程吸收白光的能量,再把能量传递给Gd3+离子,产生峰值位于313 nm的紫外发射。通过改变激发光功率密度的光谱测试,确定了~3P0能级为上转换发光的中间态能级。通过光谱手段证明上转换发光是双光子激发过程。最后基于样品的上转换发光性质进行了紫外光源的设计。(2)在研究了白光手电可以激发材料产生紫外上转换发光的基础上,本文进一步以白光手电筒作为激发源,在Y3Al2Ga3O12:Pr3+材料中实现了上转换充能,材料产生余辉发光。通过研究白光功率密度与余辉发光强度满足二阶函数关系,说明是双光子参与上转换激发陷阱填充过程。设计了不同功率密度白光手电、单色光辐照该材料的实验,结果表明上转换充能的激发机制是激发态吸收上转换,其中白光参与了两步激发过程。
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