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稀土离子由于其丰富的能级以及独特的电子构型使其在白光照明、彩色显示、固态激光、生物成像、光学通信、功能探测、医学治疗等领域具有重要的应用价值。特别是Er~(3+)、Tm~(3+)和Ho~(3+)离子更是因为其阶梯状的能级结构和较长的中间能级寿命使得它们在上转换发光方面具有无可替代的地位。离子种类、离子浓度、基质材料等因素密切地影响着稀土发光材料的发光性质。因而应当通过选择材料的种类和构成,控制离子的组份和浓度等外在手段的操控来满足不同的应用需求。然而,稀土上转换材料的应用和发展受到其发光效率低下、激