袁玮鸿 1,2庞然 2,*张粟 1,2张洪杰 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室, 吉林 长春  130022
2 中国科学技术大学 应用化学与工程学院, 安徽 合肥  230026
近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY2Al2Ga2SiO12∶Cr3+(BYAGSO∶Cr3+),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO∶Cr3+荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr3+2E→4A2自旋禁戒跃迁和4T24A2自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200 ℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO∶Cr3+荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc-LED器件。该器件在300 mA驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20 mA驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BYAGSO∶Cr3+在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。
近红外发射 Cr3+ 热稳定性 量子效率 荧光粉转换发光二极管 near-infrared emission Cr3+ thermal stability quantum efficiency NIR pc-LED 
发光学报
2024, 45(2): 290
作者单位
摘要
1 喀什大学化学与环境科学学院新疆特色药食用植物资源化学实验室,新疆 喀什 844000
2 上海工程技术大学化学化工学院前沿医学技术研究院,上海 201620
采用共沉淀法制备了Bi2-xGa3.985O9∶1.5%Fe3+xEu3+(BGO∶1.5%Fe3+xEu3+x=0~2%)长余辉纳米粒子(PLNP),详细研究了Eu3+掺杂浓度及煅烧温度对BGO∶1.5%Fe3+ PLNP晶体结构和光学性质的影响。结果显示,最佳的PLNP组成为Bi1.99Ga3.985O9∶1.5%Fe3+,1%Eu3+,属于莫来石晶体结构,发射峰处于798 nm,在900 ℃煅烧1 h时,可获得高纯度的BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP,其平均电子陷阱能级深度为0.676 eV。与Fe3+单掺杂BGO∶1.5%Fe3+ PLNP相比,Eu3+共掺杂BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP后,荧光寿命(τav)从13.77 s增大至15.56 s,余辉发光时间从3 h延长至8 h以上。由于共掺杂BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP中存在从Eu3+到Fe3+的能量传递,共掺杂PLNP的余辉强度增大,发光时间延长。制备了长波长发射、具有余辉发光性能的BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP,该材料在生物成像、疾病检测及生物传感等领域具有巨大的应用潜力。
材料 近红外发光 长余辉纳米粒子 共掺杂 镓酸铋 
光学学报
2024, 44(2): 0216001
王马超 1,2唐扬敏 1,2邓明雪 1周真真 1[ ... ]刘茜 1,*
作者单位
摘要
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100864
3 3.浙江大学 材料科学与工程学院, 杭州 310027
间接带隙的Cs2NaBiCl6双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性, 但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+双钙钛矿晶体, 实现了近红外荧光增强, 并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的光学带隙为3.06 eV。在350 nm紫外光激发下, 可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射, 这源于自陷激子发光。通过引入Tm3+作为新的发光中心, 实现了810 nm波段的近红外发光增强, 在780~830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%, 提高了6.05倍。在650~900 nm波段, Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的近红外PLQY高达25.22%。本研究证明了共沉淀法快速制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+钙钛矿作为新型近红外光源材料的可行性。
近红外发光 自陷激子 共沉淀 双钙钛矿 Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6 near-infrared emission self-trapped excitons coprecipitation double perovskite Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6 
无机材料学报
2023, 38(9): 1083
作者单位
摘要
山东大学 材料科学与工程学院,材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,山东 济南 250061
近红外荧光转换型发光二极管(pc-LED)在光谱分析、生物成像、夜视照明等领域有重要应用价值,得到了人们的广泛关注。本文采用高温固相法制备了一系列Ca2TbHf2Al3O12∶Ce3+xCr3+(CTHAO∶Ce3+xCr3+)近红外荧光材料,通过粉末XRD表征结合结构精修技术确定制备的CTHAO∶Ce3+xCr3+为纯相石榴石结构。在该样品中,Tb3+作为基质组成,与掺杂离子Ce3+共同作为Cr3+离子的敏化剂,三者之间存在多种能量传递效应,通过光谱及荧光寿命表征证实存在Ce3+→Tb3+、Ce3+→Cr3+、Tb3+→Cr3+的能量传递过程;重点分析了Tb3+向Cr3+的能量传递机制,以偶极-四极交互作用为主导,能量传递效率可达79.5%。CTHAO∶Ce3+,0.02Cr3+在100 ℃时的近红外发射强度能保持初始强度的36%,计算得到活化能为0.30 eV。将该样品与410 nm芯片相结合制成器件,在驱动电流为200 mA时,近红外最大输出功率可达7.5 mW,光电转换效率为1.2%。本工作研究了通过多重能量传递提高Cr3+的发光,对于设计和开发Cr3+激发的高效近红外发光材料有一定的指导意义。
能量传递 Cr3+ 荧光转换型发光二极管(pc-LED) 宽带近红外发射 energy transfer Cr3+ phosphor-converted light-emitting diode(pc-LED) broadband near infrared emission 
发光学报
2023, 44(8): 1369
Author Affiliations
Abstract
1 Macao Institute of Materials Science and Engineering, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macau SAR 999078, China
2 Institute of Functional Nano & Soft Materials, Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials & Devices, Joint International Research Laboratory of Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, Suzhou 215123, China
3 Jiangsu Engineering Laboratory of Novel Functional Polymeric Materials, Jiangsu Key Laboratory of Advanced Negative Carbon Technologies, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China
Organic lasers that emit light in the deep-red and near-infrared (NIR) region are of essential importance in laser communication, night vision, bioimaging, and information-secured displays but are still challenging because of the lack of proper gain materials. Herein, a new molecular design strategy that operates by merging two excited-state intramolecular proton transfer-active molecules into one excited-state double proton transfer (ESDPT)-active molecule was demonstrated. Based on this new strategy, three new materials were designed and synthesized with two groups of intramolecular resonance-assisted hydrogen bonds, in which the ESDPT process was proven to proceed smoothly based on theoretical calculations and experimental results of steady-state and transient spectra. Benefiting from the effective six-level system constructed by the ESDPT process, all newly designed materials showed low threshold laser emissions at approximately 720 nm when doped in PS microspheres, which in turn proved the existence of the second proton transfer process. More importantly, our well-developed NIR organic lasers showed high laser stability, which can maintain high laser intensity after 12000 pulse lasing, which is essential in practical applications. This work provides a simple and effective method for the development of NIR organic gain materials and demonstrates the ESDPT mechanism for NIR lasing.
excited-state intramolecular proton transfer organic laser near-infrared emission molecular design 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 230007
赵鹏 1,2叶重阳 1于曼 1刘超 1[ ... ]郭海 3
作者单位
摘要
1 宁波大学 高等技术研究院, 浙江 宁波 315211
2 宁波海洋研究院, 浙江 宁波 315832
3 浙江师范大学 物理系, 浙江 金华 321004
由于在**和民生领域重要的应用潜力, ~3 μm激光光源的开发一直以来受到了极大关注。传统中红外激光玻璃因其较高的声子能量会极大削弱发光离子的辐射跃迁几率, 导致无法获得有效激光输出。因此, 寻找高效且稳定的中红外~3 μm激光增益材料具有重要价值和研究意义。本文报道了在氟硅酸盐玻璃中SiO2-ZnF2-KF-YbF3-ErF3原位析出KYb3F10∶Er3+纳米晶, 获得的微晶玻璃样品可保持80%以上的透过率。利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征了玻璃中纳米晶体种类和元素分布。在980 nm激光二极管(LD)激发下, 热处理后的样品中Er3+位于2.7 μm处的发射带强度获得极大增强(相比于未经热处理的样品增强了约19倍), 进一步结合吸收光谱和稳态光谱结果对其发光增强机理进行了解释。研究结果可为开发~3 μm激光增益材料提供相关数据和研究思路。
微晶玻璃 氟化物纳米晶 铒离子 中红外荧光 glass ceramics fluoride nanocrystals Er3+ ions mid-infrared emission 
发光学报
2022, 43(2): 174
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, Guangdong Provincial Key Laboratory of Fiber Laser Materials and Applied Techniques, Guangdong Engineering Technology Research and Development Center of Special Optical Fiber Materials and Devices, School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 Department of Chemistry, City University of Hong Kong, Kowloon 999077, Hong Kong, China
3 Analytical and Testing Center, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
4 School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
With the rapid growth of optical communications traffic, the demand for broadband optical amplifiers continues to increase. It is necessary to develop a gain medium that covers more optical communication bands. We precipitated PbS quantum dots (QDs) and BaF2:Tm3+ nanocrystals (NCs) in the same glass to form two independent emission centers. The BaF2 NCs in the glass can provide a crystal field environment with low phonon energy for rare earth (RE) ions and prevent the energy transfer between RE ions and PbS QDs. By adjusting the heat treatment schedule, the emission of the two luminescence centers from PbS QDs and Tm3+ ions perfectly splices and covers the ultra-broadband near-infrared emission from 1200 nm to 2000 nm with bandwidth over 430 nm. Therefore, it is expected to be a promising broadband gain medium for fiber amplifiers.
PbS quantum dot Tm3+ nanocrystal-glass composite broadband near-infrared emission 
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021603
作者单位
摘要
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 宁波海洋研究院, 浙江 宁波 315211
由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用, 2.0 μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF2纳米晶、Tm3+离子单掺及Ho3+/Tm3+共掺的85SiO2-7.5KF-7.5BaF2(SKB)玻璃陶瓷, 表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0 μm处的发光性能, 得到了实验过程中Ho3+/Tm3+的最佳掺杂浓度。结果发现, Ho2O3、Tm2O3掺杂浓度均为1.0%时, 2.0 μm处Ho3+: 5I7→5I8发射峰强度达到最大, 并对Ho3+和Tm3+之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明, Tm3+/Ho3+共掺的BaF2纳米晶SiO2-KF-BaF2玻璃陶瓷有望成为2.0 μm波段中红外固体激光器的增益基质。
硅酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2.0 μm发光 中红外发光 silicate glass rare earth ion doped 2.0 μm fluorescence BaF2 BaF2 mid-infrared emission 
发光学报
2021, 42(1): 37
作者单位
摘要
中国计量大学光电材料与器件研究院, 浙江 杭州 310018
采用高温熔融法制备了Tm 3+离子单掺杂及Ho 3+/Yb 3+共掺杂的碲锗酸盐玻璃,并研究了其在2 μm波段的发光性能。在808 nm激光二极管泵浦下,在Tm 3+单掺杂的碲锗酸盐玻璃中获得了1.81 μm波长的荧光,荧光的半峰全宽达211 nm,发射截面为6.32×10 -21 cm 2。在980 nm激光二极管泵浦下,在Ho 3+/Yb 3+共掺杂的碲锗酸盐玻璃中获得了2.03 μm波长的荧光,荧光的最大半峰全宽为170 nm,发射截面为3.2×10 -21 cm 2。研究结果表明,稀土离子掺杂的碲锗酸盐玻璃不仅具有优良的物化性能,而且具有优良的中红外2 μm发光性能,在中红外超短脉冲激光玻璃光纤材料领域具有潜在的应用价值。
材料 碲锗酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2 μm发光性能 中红外发光 
中国激光
2020, 47(10): 1003004
作者单位
摘要
哈尔滨工程大学 理学院 纤维集成光学教育部重点实验室, 哈尔滨 150000
回顾了近年来关于稀土或过渡金属离子掺杂的硫系发光微晶玻璃的研究进展.深入讨论了稀土离子在硫系微晶玻璃中的微观分布对其发光性能的影响,以及不同稀土离子与晶体场之间相互作用的机制.总结和分析了近两年提出的一种新型硫系微晶玻璃——过渡金属离子激活的硫系微晶玻璃.通过可控晶化和晶体场调控,已经在硫系微晶玻璃实现了较强的Cr2+: 1.8~2.8 μm以及Co2+: 2.5~4.5 μm中红外超宽带输出.梳理了影响和制约硫系微晶玻璃在中红外光子器件功能化方面的关键问题,为今后此类研究提供一种思路.
硫系玻璃 微晶玻璃 稀土离子 过渡金属离子 中红外发光 Chalcogenide glass Glass ceramics Rare earth ions Transition metal ions Mid infrared emission 
光子学报
2019, 48(11): 1148007

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