由于被广泛应用于上转换激光器、反斯托克斯荧光制冷、彩色显示等领域,稀土离子掺杂透明基质材料的上转换发光已经成为国内外研究的热点。在众多基质材料中,氟氧玻璃陶瓷是备受关注的材料之一,因为它同时具备低声子能量以及高化学稳定性和机械稳定性的特点,有利于上转换发光的实现。微球腔所具有的回音壁模式(WGM)使光在赤道内表面不断全反射,以至于只要有很小的入射功率便能获得非常大的光功率密度,因此微球腔具有极小的模式体积和极高的品质因子。双锥光纤不仅能将泵浦光高效地耦合入微球腔,而且能同时输出激发的光,是一种很好的耦合器件。本文提出将氟氧玻璃材料和微球腔的特点相结合,利用双锥光纤与微球腔的耦合装置,研究了稀土离子掺杂氟氧玻璃陶瓷微球的发光特性,这种方法易于操作和测量。本文首先采用高温熔融法制备了 Yb3+/Er3+共掺的氟氧玻璃,并在合适的温度下进行退火热处理,形成玻璃陶瓷材料。结合X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)图象分析了所制备材料的微晶结构。分析结果表明,玻璃基质在热处理后生成了 LaF3晶相,根据谢乐公式计算得出晶粒尺寸平均大小约为27.76 nm。随后,讨论了 Yb3+/Er3+共掺的氟氧玻璃陶瓷微球腔的发光特性,通过976nm激光源的泵浦,在波长为522,545和657 nm处测量到了上转换光谱,与Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的能级跃迁相对应,而且能用肉眼看到明亮的绿光。此外,Er3+离子在波长为1562 nm处产生的激光振荡也被观测到。最后研究了 Yb3+、Er3+离子在氟氧玻璃陶瓷微球中的上转换发光机制,探讨上转换发光效率高以及产生激光振荡所需阈值比在Si02基质微球中高的机理。另一方面,本文进一步研究了在976nm激光泵浦下,Tm3+/Er3+/Yb3+三掺氟氧玻璃陶瓷微球的发光特性。首先,我们测量到蓝色、绿色和红色上转换荧光,这正是组成白光的三原色。在Tm3+/Er3+/Yb3+三掺氟氧玻璃陶瓷微球中,Yb3+离子作为敏化离子将能量传递给Tm3+、Er3+离子,大大提高了上转换效率。其次通过光通量计的测量,得出了白光光通量与泵浦光功率大致呈线性关系。最后同样分析了上转换机理及高效发光的原因。976 nm光源激发材料发白光能克服紫外光LED激发荧光粉产生白光的一些缺点,在背景光、白光照明等领域具有潜在应用。