近红外光热转换纳米晶材料因其在近红外区（普遍位于780~1 400 nm）的高效光热转换性能，已广泛应用于光热杀死癌细胞、肿瘤治疗、海水淡化等领域。因其多样的液相制备方法和形貌控制、纳米结构复合、逐渐提高的光热转换效率以及表面易于药物修饰等优点，该材料在光热成像诊断、光热治疗等领域引起了学术界的广泛关注。本文综述了近红外光热转换纳米晶的研究进展，主要包括贵金属纳米晶、铜硫族半导体纳米晶、碳相关纳米晶以及这些纳米晶材料构成的复合结构，同时介绍了具有较高光热转换效率的表面等离子体共振（SPR）材料的研究进展，尤其是双模态SPR性质的耦合在光热转换领域的应用前景。基于其性能协同耦合的特性，双模态表面等离子体共振耦合的复合纳米晶将是近几年光热转换纳米晶发展的重要方向。

根据红外上转换材料测试实验系统的使用要求，选择Ta2O5和SiO2作为高低折射率膜料，通过椭偏仪测试膜料色散代入膜系软件进行设计优化，采用电子枪蒸镀的物理沉积技术，同时利用霍尔离子源辅助沉积提高膜料折射率，并通过调整工艺参数和改进光学监控方法解决了误差在监控波长处的累积问题，成功在石英基底上制备了干涉截止滤光片。镀膜后的石英基片在808、980、1064 nm 波长处透射率小于0.01%，可见光波段的平均透射率大于90%。结果表明该干涉截止滤光片的镀制满足上转换实验系统的使用要求。

针对传统目视法测量分辨率的自动化程度低、受人为因素影响大的问题，提出了一种分辨率数字化检测方法。根据瑞利（Rayleigh）或道斯（Dawes）判据，应用计算机技术和数字图像处理技术编写相应的程序，判读CCD 传送过来的被测系统分辨率信号，以达到分辨率的数字化检测。实验对ZnS:Cu,Pb,Mn 红外上转换薄膜的分辨率进行了测试，经验证检测结果客观可靠，能够合理、准确地反映被测系统的成像质量。

提出了一种由基于红外上转换原理的短波红外阵列探测器设计方案，即利用电子俘获材料薄膜与普通CCD摄像机耦合组成复合式短波红外阵列探测器，通过电子俘获材料的波长转换功能，间接实现对短波红外激光的探测。分析和研究了复合式探测器的薄膜制备、泵浦光源设计、滤光装置设计、耦合方式设计及图像处理系统等关键技术问题，并对样机进行了短波红外激光探测实验。结果表明，复合式探测器在对1060nm、1310nm、1550nm等短波红外波长激光的探测上均有良好表现。

基于红外-可见光上转换材料进行防伪的可行性和可靠性的理论和实验分析,设计并研制了一套基于锁相放大技术的红外激光防伪识别系统。系统发射部分由恒压源、频率发生器和红外激光二极管等组成,将一定频率的电信号调制到激光二极管上,其中调制工作频率800 Hz,红外激光峰值波长975 nm;接收部分由滤光片、光敏管、前放滤波器、相敏检波器、低通滤波器和比较器等组成,完成红外到可见光转换后的检测,其中滤光片中心波长553 nm。实验证明所建立的系统对第5套人民币、新版英镑、新版越币、某高档烟酒等的识别是可行有效的。由于该类系统具有防伪可靠性高、抗干扰能力强、体积小、价格低、易推广及易集成等优点,能在打假防伪中发挥很好的作用。

制备了用于宽频谱红外上转换的SrS:Eu,Sm荧光粉。XRD分析表明,在1100℃,灼烧1h 获得的SrS:Eu,Sm样品较理想,为SrS的面心立方结构;激发光谱表明,样品可被紫外和可见光有效激发;样品的荧光发射光谱由4个发射峰组成,峰值分别位于567,589,602和648 nm。红外上转换发光光谱是峰值位于595 nm附近的宽带谱,样品的红外响应范围主要位于800-1400 nm。

分别以尿素、甘氨酸及二者一定比例混合体作为有机燃料，采用低温燃烧法快速合成了宽频谱红外上转换发光材料CaS∶Eu, Sm，反应时间为2～3 min，产物为红色疏松多孔的超细粉末。研究了燃料种类、燃料用量对于燃烧反应现象、燃烧产生的气体量及终产物表观状态的影响;研究了辅助氧化剂用量对于燃烧反应的影响。X射线衍射(XRD)物相分析表明样品为面心立方CaS晶格结构。光谱分析表明样品在800～1600 nm之间具有宽频谱红外响应效应，上转换发光峰值波长位于655 nm，对应于Eu2+离子的4f65d→4f7(8S7/2)跃迁。

研制了一种红外上转换材料的微型共焦光学检测器并提出改进措施,用改进前后的共焦光学系统对掺杂有Yb和Er的氟氧化物复合红外上转换材料油墨进行检测,分析了改进后的优点,讨论了离焦量对样品激发光能的影响,给出了不同质量混合比油墨的检测可靠性数据.对其在隐形条码方面的应用进行了初步研究.

采用碳还原法,制备了电子俘获型红外上转换材料(CaS:Eu,Sm).研究了反应机理、还原原理、红外上转换机理以及灼烧温度对 CaS晶格形成和发光性能的影响.样品的XRD测试结果表明, CaS:Eu,Sm为面心立方结构,样品的激发谱位于200～600nm,样品的荧光发射光谱是峰值分别位于567nm,606nm和630nm的宽带谱,上转换发光峰值位于625nm,上转换发光的光谱响应范围位于800～1600nm.

测试了硫化助熔剂法制备的电子俘获型红外可激发材料Eu,Sm: CaS和Ce,Sm: CaS的激发光谱、红外激励光谱、荧光光谱及红外上转换发光光谱等,结果表明:这类材料不仅具有红外上转换及光存储功能,而且具有光谱响应范围广、可在室温下工作以及造价低等优点,是一类很有发展前途的光学功能材料。