研究了两束激光作用下的上转换三维(3D)立体显示，所用材料为ZBLANPr，Yb氟化物玻璃。所用的两束激光是波长分别为960 nm（半导体激光器）和820 nm（Ti宝石激光器）。对Pr3+离子双频上转换发光进行了研究，分析了上转换发光强度与抽运光强度和离子掺杂浓度的关系，从而得出了实现较清晰双频上转换3D立体图像的实验条件。ZBLAN玻璃为双频上转换3D立体显示的基质材料，主要由于其有非常好的声子光谱声子频率小于580 cm-1；当激光强度很小时，上转换荧光强度将随着两抽运激光强度的增加而线性增加；ZBLAN玻璃中Pr3+离子和Yb3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.5%和1.5%。

采用高温固相法制备了Nd, Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料。 Tm3+, Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%, 0.3%, Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%。 在室温下, 测试了样品在300～1 000 nm间的吸收光谱。 在798 nm近红外光激发下, 测试了样品的上转换光谱。 实验发现, 样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红, 蓝和绿)的可见光。 由上转换可见光各波段的发射谱线, 给出了能级跃迁机制。 蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁, 绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁, 红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4I9/2的跃迁。 研究发现, 在Nd3+, Tm3+, Yb3+∶ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收, 能量转移和交叉弛豫等上转换过程。 其发光机理是Nd3+, Tm3+和Yb3+离子之间的能量转移。 根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同, 分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响。 当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强, 大于1.5%后发光开始减弱。

研究了Er3+:ZBLAN和(Yb3+, Er3+):ZBLAN玻璃在966nm半导体激光激发下的上转换发光现象, 发现在(Yb3+, Er3+):ZBLAN玻璃样品上存在由Er3+离子间交叉弛豫导致的上转换发光随激光功率二次攀升的类雪崩上转换发光现象； 并且由稳态速率方程的数值计算得出与实验测量相吻合的结果： 当Er3+离子间的交叉弛豫P很小时, 上转换发光是随抽运激光功率的增强而逐渐趋向饱和的； 当P较大时, (Yb3+, Er3+:ZBLAN玻璃由于Yb3+和Er3+离子间的交叉能量传递速率很大, 致使Er3+离子的上转换激发速率R很大, 造成上转换发光在达到饱和之前出现一个陡升, 这就是实验观察到的由类雪崩效应导致的上转换发光随激光功率二次攀升的现象。

在用798 nm半导体激光直接激发Tm3+离子至3F4能级时, Tm3+和Yb3+共掺的锆系氟化物(Tm3+, Yb3+:ZBLAN)玻璃中观测到了较强的上转换蓝光。 分析了发光机理: Tm3+离子把能量传递给Yb3+离子, 被激发的Yb3+离子又把能量传递给Tm3+离子, 从而把Tm3+激发至发射蓝光的能级1G4和1D2。 对这种泵浦机制的特点进行了讨论。

报道了Tm0.03Yb0.18La0.79P5O14玻璃和Tm(0.1)Yb(3)∶ZBLAN玻璃中Tm3+离子1G4能级的直接上转换敏化发光和间接上转换敏化发光并进行了初步的比较研究，发现在间接上转换敏化的情况下，五磷酸盐中Tm3+离子的上转换发光极大地增强，达到与ZBLAN玻璃可比的水平，它有助于促进上转换研究推向实际应用。

给出氟锆酸盐(ZBLAN)玻璃中Tm3+和Ho3+离子的8t参量,并与氧化物玻璃中Tm3+和Ho3+的8t参量进行了比较。用375nm(1D2)和468nm(1G4)波长激发单掺ZBLAN中Tm3+离子,获得来自1D2,3H4,1G4能级不同发射波长的发光强度随掺杂浓度的变化,而用小于1μm的激发波长激发单掺Tm3+或Ho3+样品,获得近红外区发射光谱。文中给出掺杂浓度对Tm3+和Ho3+近红外区发光强度和荧光寿命的影响。在双掺(Tm3++Ho3+)ZBLAN玻璃中,发现Tm(3F4)→Ho(5I7)能量转移是非常有效的,其转移效率大于80%,并与掺杂浓度有关。

制备了几种掺杂不同Pr³⁺/Yb³⁺浓度的ZBLAN玻璃,测定了玻璃的吸收光谱。由Judd-Ofelt理论研究了不同浓度的玻璃的发光性质,并研究了Pr³⁺与Yb³⁺的能量交换速率。结果表明,Yb³⁺的引入增强了Pr³⁺的泵浦,起到了很好的敏化作用。

详细地研究了Pr3+,Yb3+ZBLAN玻璃中Pr3+和Yb3+离子之间的能量传递过程、及能量传递对上转换发光的影响。实验结果表明,在960nm激光泵浦下Yb3+通过Yb3+—Pr3+之间的交叉弛豫向Pr3+传递能量。具体的能量传递形式有三种。Yb3+作为敏化剂可提高Pr3+的上转换发光强度。从Pr3+向Yb3+的反向能量传递过程也是存在的,具体的过程和Pr3+向Yb3+传递的相反。Pr3+—Yb3+的能量传递导致Pr3+发光的淬灭,使Pr3+上转换发光随着Yb3+浓度增加出现饱和。和3P0能级相比较,Yb3+对Pr3+离子的1D2能级发光的淬灭作用更强。