采用改进过的布里奇曼法成功地生长了Tm3+离子浓度从0.5～4 mol%变化的高质量Na5Lu9F32单晶.在790 nm LD激发下, 研究了不同Tm3+掺杂晶体在1.86 μm波段的荧光发射性能、衰减曲线以及Tm3+离子之间的能量传递过程.当Tm3+离子掺杂浓度增加到~1.95 mol%时, 晶体在1.86 μm处的荧光发射强度达到最大.然后, 随着Tm3+离子浓度进一步的增大, 发射强度迅速下降.然而, Tm3+离子在3F4能级处的荧光寿命随着Tm3+掺杂浓度从0.5增加到4 mol%, 逐渐降低.同时计算了1.86 μm处最大的受激发射截面为0.80×10－20 cm2.Tm3+离子的浓度猝灭效应和离子之间的交叉弛豫能量传递过程是造成1.86 μm荧光发射变化的主要原因.

采用坩埚下降法成功地生长了Er3+离子掺杂的Na5Lu9F32(NLF)单晶体。测定了单晶体在400～2 500 nm波段的吸收光谱与2.5～25 μm红外波段的透过光谱。Na5Lu9F32单晶体在400～7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性, 在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7 μm中红外波段的吸收, 说明单晶体中OH-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱, 通过Judd-Ofelt理论计算了Er3+在单晶体中的光学强度参数Ωt(Ω2=2.08,Ω4=2.07,Ω6=0.75), 以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10-20 cm2(4I13/2→4I15/2)和1.66×10-20 cm2(4I11/2→4I13/2)。在980 nm半导体激光器(LD)激发下, 研究了单晶体的近红外1.5 μm与中红外2.7 μm的发射光谱特性。

采用坩埚下降法生长出Ho3+离子掺杂浓度~1.90 mol%、Tm3+不同掺杂离子浓度(0.99 mol%, 1.58 mol%, 2.37 mol%, 3.16 mol%, 3.99 mol%, 7.19 mol%)的双掺杂立方晶相NaYF4单晶体.根据测定的吸收光谱以及800 nmLD波长激发下的发射光谱、发射截面和衰减曲线, 研究从Tm3+离子到Ho3+离子的能量传递机制、Tm3+离子的浓度猝灭效应和Ho3+离子在2.04 μm波段的优化发光效应.当Ho3+离子浓度保持为~1.90 mol%不变, Tm3+离子浓度从0.99 mol% 增加到 1.59 mol%时, 2.04 μm波段的发射强度逐步增强；当浓度从1.59mol% 增加到7.19mol%时, 发射强度逐步减弱.Ho3+(1.90 mol%)/Tm3+(1.59 mol%)共掺的单晶体的发射截面最大, 达到2.17×10－20 cm2, 其荧光寿命最长, 为21.72 ms；同时, 根据Ho3+离子的吸收截面和Tm3+离子的发射截面, 计算得到该样品从Tm3+∶3F4→Ho3+∶5I7稀土离子能量传递系数和Ho3+∶5I7→Tm3+∶3F4反传递系数分别为CTm-Ho=24.14×10－40 cm6/s, CHo-Tm=2.05×10－40 cm6/s.