采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率分别为0.54×10-20 cm2、9.9 ms和90%；1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率则分别为0.58×10-20 cm2、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦，在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出，在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出。

上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果，对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率，通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+，并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时，对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明，K3ScF6∶Tm3+,Yb3+和CdS的最佳复合比为3.6∶1，上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+的引入协同促进了CdS的光催化作用，光催化过程中·OH与·O2-均参与了对RhB的降解，并且·OH起主要作用。此外，在最佳复合比下，经过80 min，K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS样品降解率达到99.9%，与未复合的CdS相比，降解率提高了近50倍。所有结果表明K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料在光催化领域具有潜在的应用价值。

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点，是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600 ℃下合成了双钙钛矿结构Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+上转换发光材料，并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下，制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er3+的2H11/2-4I15/2、4S3/2-4I15/2能级上的电子跃迁，同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er3+的4F9/2-4I15/2能级上的电子跃迁。此外，本文探究了Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+的上转换发光机理。

重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、**防务等领域发挥着重要作用，本文详细介绍了Yb³⁺ 或 Nd³⁺稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果，分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策，对其未来的发展前景进行了展望。

采用全矢量有限元法设计了一种大模场双包层微结构光纤及锥形波导结构。采用复丝拉制方法制备了成分为45Bi2O3-29GeO2-15Ga2O3-10Na2O-1CeO2的大模场双包层微结构光纤, 纤芯直径为70 μm, 内包层的占空比为0.25, 模场面积约为3 014.8 μm2。采用熔融拉锥技术制备了纤芯直径为17.5 μm、有效模场面积为206.47 μm2的锥形光纤。在980 nm泵浦下研究了微结构光纤及其锥体的激光特性。结果表明, 拉锥后微结构光纤的激发光谱中心波长由1 550.2 nm向短波漂移至1 546.9 nm, 而输出激光光束质量因子M2由3.45±0.03显著减少至1.16±0.01。拉锥前后的斜率效率分别达到10.29 %和9.70 %。研究结果表明, 拉锥可有效改善大模场双包层有序微结构光纤的激光输出模式, 拉锥后的激光输出具有良好的单模特性。该项技术研究结果为大模场、高功率的激光光纤材料制备提供了新的技术途径。

研究了15%Yb, 20%Na∶CaF2-SrF2混晶(Yb,Na∶CaF2-SrF2, CaF2∶SrF2=1∶1)的近红外光谱和激光参数特性。研究显示, Yb,Na∶CaF2-SrF2混晶在974 nm处吸收带宽为22 nm, 吸收系数为13.09 cm-1, 吸收截面为0.31×10-20 cm2。Yb3+离子在CaF2-SrF2基质中主发射峰中心波长位于1 010 nm, 肩峰中心波长位于1 036 nm, 发射带宽为56 nm, 在2F5/2→2F7/2能级之间跃迁对应的荧光寿命为228 μs。采用激发波长980 nm时, 1 010 nm处发射截面为6.52×10-20 cm2、1 036 nm处发射截面为4.11×10-20 cm2, 分别是915 nm激发时的1.49倍与1.68倍; 实现激光输出波长1 036 nm处达到布居反转时所需要激发的激活粒子数的最小分数βmin为0.34%, 在零声子线974 nm处的饱和泵浦功率密度Isat为290.58 kW·cm-2。上述结果表明, Yb,Na∶CaF2-SrF2混晶在近红外波段高能量激光系统中具有潜在应用前景。

采用CO2激光区熔法制备了Lu2O3∶0.5%Er3+/x%Yb3+(x=1, 3, 5)上转换荧光材料。X射线衍射结果表明, 所制备的Lu2O3∶Er3+/Yb3+荧光材料具有纯Lu2O3晶相。在980 nm激光激发下, 样品发出明亮的上转换荧光。光谱测试结果表明, 样品上转换荧光强度和荧光中绿光与红光比例随Yb3+离子浓度改变, 当Er3+和Yb3+离子浓度分别为0.5%和3%时, 样品上转换荧光强度最强。通过荧光强度比(FIR)技术研究了样品Lu2O3∶0.5%Er3+/3%Yb3+在298~873 K温度范围内上转换荧光温度传感特性, 在532.8 K时最大绝对灵敏度为0.006 0 K-1, 在298 K时最大相对灵敏度为0.009 0 K-1。结果表明, Lu2O3∶Er3+/Yb3+荧光材料非常适合用于宽温度范围荧光温度传感。

采用CO2激光区熔法制备了LuYO3∶Tm3+(0.3%)-Yb3+(5%)荧光材料。在980 nm激光激发下测量了样品在可见光波段的上转换（UC）荧光光谱, 其中1G4→3H6跃迁产生的蓝色上转换荧光发生明显的Stark劈裂。利用荧光强度比（FIR）方法对样品的Stark劈裂能级1G4(a)与1G4(b)和3F2,3与3H4两对热耦合能级的荧光温度传感特性进行研究。结果表明, 两对热耦合能级的测温范围为223~723 K。 1G4(a)与1G4(b)能级在低温下灵敏度较高, 在223 K处有最大绝对灵敏度5.62×10-3 K-1和最大相对灵敏度28.2×10-3 K-1; 3F2,3与3H4能级比较适合高温下的温度传感, 最大绝对灵敏度为1.44×10-3 K-1（723 K）, 最大相对灵敏度为4.61×10-3 K-1（516.3 K）, 表明所制备荧光材料非常适合用于荧光温度传感。