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稀土离子由于具有独特的4f电子层结构和丰富的能级而成为研究的热点,将稀土离子掺杂在一定的基质材料中即可得到上转换发光材料,上转换发光材料在上转换激光器、激光防伪、三维立体显示、光学温度传感器、染料敏化太阳能电池以及生物标记和医学诊断等方面有广阔的应用前景。本实验通过激光加热基座法(LHGP)成功的制备了质量较好的5种掺杂型YAG单晶光纤,分别标记为样品1# 5.0% Yb3+/1.0% Tm3+:YAG单晶光纤、样品2# 5.0% Yb3+/0.5% Ho3+: YAG单晶光纤、样品3# 5.0% Yb3+/1.0% Tm3+/0.2% Ho3+:YAG单晶光纤、样品4# 5.0& Yb33+/1.0% Tm3+/0.25% Ho3+:YAG单晶光纤和5# 5.0% Yb3+/1.0% Tm3+ /0.5% Ho3+:YAG单晶光纤,这些单晶光纤的直径大约在300μm～1100μm之间,长度在2mm～45mm之间,YAG单晶有许多优点,如熔点高、物理和化学性能好,同时光纤具有波导的特性、光束方向好和损耗小等,因此YAG是一个很受欢迎的基质材料,具体的研究结果如下：(1)通过测量样品1#和2#的吸收光谱,发现它们在980nm附近有很大的吸收,这主要是由于Yb3+离子从基态2F7/2跃迁至激发态2Fs/2的结果,因此Yb3+离子常常作为敏化剂,将吸收的能量传递给其他发光离子。这也是本实验采用974nm激光器作为泵浦光的主要原因。(2)通过测量样品1#和2#的上转换光谱测试,常温下在974nm的激光泵浦的激发下,样品1#在可见光部分发出较强的上转换蓝光和较弱的上转换红光辐射,对应有三个峰,波长为486nm(蓝光)、650nm和680nm(红光)附近,分别对应于Tm3+离子的1G4→3H6(486nm)、1G4→3F4(650nm)和3F2,3→3H6(680nm)能级跃迁；样品2#出现较弱的上转换绿光(550nm)和较强的上转换红光(667nm)辐射,分别对应于H03+离子的5F4,5S2→5I8(550nm)和5F5→518(667nm)能级跃迁。(3)通过上转换功率曲线测试,由于样品1#和2#中Tm3+和Ho3+相关能级都达到了饱和,因此斜率都接近1,我们推测可能是由于实验材料很细,可能跟基质有关等,使其很容易达到饱和,由于实验条件的限制,过低的激光功率将导致光谱仪噪声太大从而实验数据无法得到。(4)研究三掺杂的Yb3+/Tm3+/Ho3+:YAG单晶光纤上转换光谱,通过测量在974nm的泵浦光的激发下样品#、4#和5#的上转换荧光光谱,研究发现随着Ho3+离子浓度的增加,蓝光的辐射明显减少。但是不管如何改变Ho3+的掺杂浓度,绿光的强度还是过低,导致得不到质量很好的白光源,为了很好的理解三掺杂YAG单晶光纤的发光现象,我们对其发光机制进行了理论上的分析。(5)通过对样品1#荧光温度特性进行研究,发现在974nm激光的泵浦下682nm(3F2,3→3H6)和780nm(3H4→3H6)属于一对热耦合能级,通过拟合荧光强度比与温度的具体表达式,得到拟合出来的两个能级间的能量差△E=1607cm-1与实际两个能级间的能级差△Ef=1842cm-1十分接近,其绝对灵敏度达到2313.09/T2,是一个较好的潜在温度传感材料。