本研究利用搭建的高精度单颗粒偏振光谱表征系统，测量了六方相NaYF₄：Sm³⁺和单斜相BiPO₄：Sm³⁺单颗粒微米晶体的偏振发光特性，并结合偏振庞加莱球法和偏振拟合法对偏振发光峰进行了分析。结果表明，两种晶相中的Sm³⁺离子均发射部分偏振光，不同的是，六方相发光峰的线偏角精确沿着或垂直于结晶c轴，而单斜相发光的线偏角与结晶c轴存在非平行或正交的夹角。基于局部点群对称性和晶体宏观对称性，揭示了六方相发光峰的正交线偏角起源于光学跃迁偶极子绕结晶c轴的旋转对称分布，而单斜相中偶极子不具备旋转对称性，导致其发光峰的线偏角随机取向。该发现对于利用晶体结构获得具有理想偏振发光特性的稀土单颗粒晶体具有指导意义。

近红外 (NIR)光电检测技术的应用非常广泛, 如日常生活中的生物热成像仪、生物追踪、运动手表等, 以及****中的无人机、导弹制导、生产自动化等领域均扮演着重要的角色, 具有波长选择性的 NIR PDs在红外成像、环境监测、医疗检测、光通信等领域有着广阔的应用前景, 开发易于集成、高灵敏度、低泵浦阈值的 NIR I-II区的多波段选择性 PDs, 对加密通信生物分析等领域的发展具有重要意义。目前, 波长选择性光电探测技术的应用, 侧重于集成多个不同带隙, 且对 NIR有不同的光响应能力的半导体材料, 但这不仅增加了器件的制备成本和设计上的复杂性, 又严重影响其稳定性。稀土离子(RE3+)掺杂上转换纳米晶(UCNCs)具有大 Stokes/反 Stokes位移以及优异的光稳定性, 吸收 NIR光子后将其转化为 UV/Vis光子, 被窄带隙半导体材料吸收。UCNCs因为具有窄带 NIR波长选择性吸收特性等优点, 被视为一种优异的光敏材料, 为开发新一代的波长选择性 PDs提供了解决方案。研究表明: UCNCs的光电检测中, UCNCs与钙钛矿、石墨烯、 MoS2的结合可以使 PDs展现出更好的光响应能力, 实现单个组件无法获得的更大的光谱范围。但在实际应用中, 仍需面临 UCNCs的荧光效率低、泵浦阈值高的问题。本文综述了近年来利用稀土掺杂 UCNCs作为光活性材料用于 NIR PDs的研究进展, 主要包括: 提高 UCNCs发光效率 /发光强度以实现窄带 NIR探测的几种主要策略； UCNCs与钙钛矿、石墨烯、 MoS2结合应用于 NIR PDs的研究现状；稀土掺杂上转换钙钛矿基 NIR PDs的昀新研究进展。

微纳激光器能够将器件的物理尺寸缩小至微米甚至纳米级别，在集成光路和纳米技术等科技前沿领域有巨大的应用前景。在众多材料中，稀土离子掺杂激光增益微纳材料具有制备成本低、环境稳定性好、光谱丰富（紫外‐中红外）等独特优点，是一种理想的激光增益微纳材料。近年来，各种设计巧妙的稀土离子掺杂激光增益微纳材料的涌现，以及新型微纳光学谐振腔的设计和制造，大大促进了新兴稀土离子掺杂微纳激光器的发展。本文将从微纳激光器的基本组成出发，简要介绍新型稀土离子掺杂激光增益微纳材料的设计与制备，以及微纳光学谐振腔的基本原理；然后综述近期出现的具有代表性的稀土离子掺杂微纳激光器，讨论其制备工艺及激光性能。

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al2O3-90SiO2(ZAS)以及ZAS∶RE3+ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响.XRD结果表明,ZAS∶RE3+ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl2O4晶相和SiO2非晶相,ZnAl2O4平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl2O4晶体结构.TEM结果表明,900 ℃时ZnAl2O4从ZAS体系中析出.PL光谱显示,Eu3+ 存在 5D0→7F2跃迁,ZAS∶Eu3+在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb3+ 的5D4→7F5 跃迁,ZAS∶Tb3+在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS∶Ce3+ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce3+ 的5d→4f 轨道跃迁.ZAS∶RE3+ (RE=Eu,Tb,Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu3+、Tb3+ 和Ce3+的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%.CIE色度图表明,ZAS∶ RE3+ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域.实验结果表明,ZAS∶ RE3+ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料.

为了获得能输出中红外荧光的理想基质玻璃，用熔融急冷法制备了系列不同Er3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃，测试了样品折射率、吸收光谱、中红外荧光光谱.通过吸收光谱计算了Er3+离子吸收谱线的振子强度，应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃中的强度参量Ωi( i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参量.研究了808 nm激光抽运下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间变化关系，并用Futchbauer-Ladenburg公式分别计算了2.8 μm处的受激发射截面.结果表明，在808 nm激光抽运下观察到了2.8 μm中红外荧光，对应于Er3+∶4I11/2→4I13/2跃迁，当Er3+离子掺杂浓度从0.4 wt%增加到1.0 wt%时，中红外荧光强度相应增加，计算的Er3+∶4I11/2能级的多声子驰豫速率为37 s-1.

用熔融急冷法制备了系列不同Tm³⁺离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-CsI硫卤玻璃,测试了样品折射率、吸收光谱以及800 nm激光抽运下的近红外及中红外波段荧光光谱特性。用Judd-Ofelt理论计算分析了Tm³⁺离子在Ge-Ga-S-CsI硫卤玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和辐射寿命τrad等光谱参数。讨论了800 nm激光抽运下的样品近红外及中红外荧光特性与Tm³⁺离子掺杂浓度之间的关系,并用McCumber(MC)理论和Futchbauer-Ladenburg(FL)公式分别计算了1.8 μm和3.8 μm处的受激发射截面。