1 湖北大学微电子学院 微纳电子材料与器件湖北省重点实验室，湖北 武汉 430062
2 江苏永鼎股份有限公司，江苏 苏州 215211
3 湖北大学 潜江产业技术研究院，湖北 潜江 433100
全无机镉基金属卤化物CsCdCl3因其独特的三维晶体结构而具有优异的稳定性、宽带自陷激子（Self⁃trapped excitons，STEs）发射和丰富的离子掺杂格位，在固态照明领域引起了广泛关注。然而，基于八面体畸变的STEs辐射复合的发光效率较低。本文采用简单的室温溶液法制备了一系列Mn2+离子掺杂的六方相CsCdCl3∶x%Mn微米晶。在254 nm紫外光激发下，Mn2+掺杂的样品发出明亮的橙黄光，发射峰位于598 nm处，半峰宽为75 nm，荧光量子产率最高达99.1%。稳态和瞬态荧光光谱测试结果表明，Mn2+掺杂CsCdCl3微米晶的宽光谱发射源自基质的STEs和Mn2+离子的d⁃d跃迁。同时，该材料还具备优异的空气、热、水稳定性。我们进一步将CsCdCl3∶5%Mn2+荧光粉、商用荧光粉、深紫外或蓝光LED芯片封装成两种白光发光二极管器件，色度坐标分别为（0.36，0.35）和（0.40，0.36），显色指数分别高达91和83，有望成为新一代发光材料用于照明领域。
CsCdCl3 Mn2+掺杂 发光性能 发光二极管 CsCdCl3 Mn2+doping luminescent properties light⁃emitting diode（LED）
1 北京工业大学 材料与制造学部 新能源材料与技术研究所，北京 100124
2 北京工业大学 材料与制造学部 新型功能材料教育部重点实验室，北京 100124
提出了一种性能可调的宽带、极化与入射角不敏感的超材料太赫兹吸收器，该吸收器自上而下分为四层结构，分别是：硅半椭球/半球体复合结构、连续石墨烯层、PDMS介质层和金属背板。通过在TE波垂直入射条件下仿真，在已知结果基础上，对不同石墨烯化学势和不同结构条件下的电场结果分析表明，在硅半椭球/半球体亚波长复合结构所形成的连续、多模法布里-珀罗共振，以及由石墨烯所激发的多个离散的等离子体共振的协同作用下，其吸收光谱得到平滑和扩展，使该结构可实现吸收率宽范围可调，以及接近100%吸收率的宽频带吸收特性。特别的，当石墨烯化学势分别为0.2与0.9 eV时，其分别可获得约5.7 THz与7 THz的宽带太赫兹波吸收（吸收率超过90％），且其最大吸收率接近完美吸收（约99.8％）。此外，该结构还具有360°极化不敏感和高于60°的入射角不敏感等优异特性，在以上角度范围内，吸收器吸收率仍可保持到90%以上。在太赫兹波探测、光谱成像以及隐身技术等方面具有潜在的应用前景。
太赫兹 硅半球层 化学势 宽带 terahertz silicon hemispheric layer chemical potential wideband 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210648
上海交通大学 机械与动力工程学院, 上海 200240
基于丙丁烷在3.37μm处的基频吸收峰, 使用相应中心波长的连续带间级联激光器和长光程吸收池, 研制了基于波长调制技术的丙丁烷气体检测系统。为自动确定波长调制过程中的锯齿波中心值参数, 基于电流与输出光频率的线性关系, 通过均匀增加激光器驱动电流获得直接吸收光谱。使用基于洛伦兹线型的拟合算法确定吸收峰值对应电流, 使锯齿波输出光以其为中心覆盖吸收峰。实验证明, 以拟合结果31.94mA为中心值的锯齿波, 在叠加频率为20000Hz、幅值为0.03V的高频正弦调制波后, 系统二次谐波峰值超过100mV。算法全过程不依赖标气和F-P标准具等精密光学器件, 可适应实际生产条件下的系统自动定参。
带间级联激光器 可调谐半导体激光吸收光谱 气雾剂检漏 中红外吸收峰 洛伦兹光谱线型 interband cascade lasers tunable diode laser absorption spectroscopy aerosol leak detection system mid-infrared absorption peak Lorentz profile
1 南昌大学物理系, 江西 南昌 330031
2 中国科学院上海技术物理研究所, 空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
3 上海中冶医院, 上海 200941
血液中含有众多生物信息, 如激素、 酶、 抗体等丰富的蛋白质成分。 通过对血液中众多生物信息进行检测鉴定可以起到对该血液种属判定、 溯源的目的。 因此, 血液检测技术的发展在诸如刑事案件侦破、 物种鉴定、 疾症预防等领域具有重要意义。 目前, 传统血液检测手段多为显微观测、 免疫法、 DNA/基因检测法等, 这些技术会对血液样本造成不可逆转的破坏性, 且存在分析周期长、 结构装置复杂、 试验价格昂贵等问题。 随着激光技术的发展, 拉曼光谱技术作为一种非线性散射光谱技术, 在血液检测技术中得到了应用。 在血液检测技术中, 拉曼光谱技术通常与共聚焦显微系统结合, 对涂在载玻片上或盛放在透明容器中的血液样品进行光谱信号采集。 该技术具有快速、 无损等优势, 但复杂的光路系统及昂贵的实验装置限制了该技术的广泛推广。 为提出一种装置简单、 操作简便的血液拉曼检测新技术, 研究采用基于毛细管的显微拉曼技术方案采集并分析人全血的拉曼信号。 血液样品通过毛细管的虹吸效应取样, 与载玻片的涂样方式相比毛细管的方案具有模拟人血管、 维持血液活性、 减小空气对实验过程中血液成分的影响、 降低激光对血液样品的灼伤效果等优势。 为避开可见光部分荧光较强区域的荧光干扰, 研究采用360 nm紫外激光器作为激发光源, 防止可见荧光信号的干扰。 积分时间设为800 ms, 有效避免因激光长时间照射对血液样品的灼伤效果, 影响实验数据的稳定性与真实性, 光谱平均次数为2次, 避免单次测量所带来的数据的不准确性影响。 光谱扫描范围为500～1 800 cm-1, 结果表明此范围内可较好的避开可见光部分荧光较强区域的干扰。 测得的拉曼光谱信号通过滤波去噪及基线校正进行处理。 首先采用5阶离散小波变换滤波, 进行1层信号分解, 滤除高频噪声信号, 保留低频有效信号, 从而去除杂散信号, 对光谱有效信号进行提取。 其次, 采用4阶多项式拟合扣除基底的基线校正, 实现人全血的毛细管显微拉曼光谱峰值信号的提取。 最终, 通过查询SDBS数据库以及人血样本通过reishaw共聚焦显微拉曼光谱仪测量所得光谱图进行验证发现测得信号中部分为人体内数种氨基酸成分的拉曼信号。 实验研究发现, 基于毛细管的显微拉曼实验系统与常规拉曼探头实验系统相比, 拉曼信号更稳定、 重复性高, 可有效提取人全血中的拉曼光谱信号, 而其与高精度的共聚焦显微拉曼系统相比价格便宜、 结构简单、 易于推广等优点, 但信号信噪比、 有效信号的峰值强度上仍有进一步的提升, 是一种测量人全血拉曼信号的可行方案。
全血 毛细管 显微 拉曼光谱 Blood Capillary Micro Raman spectroscopy
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院， 陕西 西安 710048
2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081
利用10个方程对拉曼激光雷达系统获得的原始数据进行标定，进而反演温度，并分别与同时刻、同有效对等高度层的标准温度进行定性对比。选取50组样本，从定量分析(相似性评判、相差性评判，以及综合评判)角度，通过权重系数筛选、误差诊断以及标准化处理等手段对这些样本开展特征统计，筛选出每一级的质量评判参数与分析方法。所获取的各级评判标准均基于较大量样本库，可以较好地代表激光雷达测温的平均性能。实验样本库之外的实时探测样本检验表明，综合多级质量控制技术可有效地描述雷达测温数据的优劣；在不同天气背景下激光雷达的测温效果存在差异。
遥感 综合多级质量控制技术 拉曼激光雷达 温度 精度
1 南开大学 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津300457
2 南开大学 物理科学学院, 天津300071
3 南开大学 泰达应用物理学院, 天津300457
利用熔融淬火法在900 ℃下成功制备出原料比为60TeO2-10CaF2-25H3BO3-1Er2O3-4Yb2O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷。利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶, 并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1。分别测量了其上转换和下转换发射谱, 发现不同激发光源下的发光过程中红、绿光发射强度有明显不同, 并分别对其能量传递过程进行了讨论。
玻璃陶瓷 能量传递 Er3+/Yb3+ Er3+/Yb3+ glass ceramics energy transfer
1 南开大学 物理科学学院光子学中心, 天津300071
2 南开大学 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津市信息光子材料与技术重点实验室, 天津300457
利用高温固相法制备了Tm3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,在980 nm的激光激发下,样品发射出明亮的蓝色上转换荧光。通过对玻璃和玻璃陶瓷样品的对比,发现Tm3+离子和Yb3+离子之间存在着Tm3+(3H4)→Yb3+(2F5/2)的反向能量传输通道,并且与晶场有较强的依赖关系。分析了在玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光过程,随着敏化剂Yb3+浓度的增加,在玻璃中正向和反向能量传递的竞争作用使得Tm3+离子在Yb3+离子的最佳浓度时上转换发光最强;而在玻璃陶瓷中, Tm3+离子的上转换发光始终随着Yb3+离子的浓度增加而增强。
玻璃陶瓷 上转换发光 能量传递 glass ceramics upconversion luminescence Tm3+/Yb3+ Tm3+/Yb3+ energy transfer
