氟氧化物兼有氧化物优异的稳定性和氟化物的低声子能量, 是上转换发光材料的一种热点基质材料, 因而研究六方相LaOF∶Er,Yb的上转换发光性能及其温度特性具有重要意义。本文采用水热法制备了六方相LaOF∶Er,Yb荧光材料, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱对其结构和上转换荧光性能进行表征。实验结果表明, 水热法120 ℃得到六方相LaF3, 经800 ℃和1 000 ℃退火后分别形成四方相LaOF和六方相LaOF。980 nm激发下, 六方相LaOF∶Er,Yb中Yb3+与Er3+存在能量传递, 通过双光子吸收产生绿光和红光的上转换荧光, 并且Yb3+与Er3+的最佳浓度分别为3%和1%。最后研究了六方相LaOF∶Er,Yb在温度传感方面的应用, 其在150~400 K温度范围的相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.037 K-1和0.004 3 K-1。该材料具有优异的温度传感特性, 对荧光温度传感器件的设计和应用具有指导意义。

制作了基于KMnF3∶Yb3+,Er3+纳米晶材料的工作波长655 nm的聚合物平面光波导放大器。材料的吸收光谱表明, KMnF3∶Yb3+,Er3+纳米晶在980 nm附近有很强的吸收。在980 nm激光的激发下, 由于Er3+和Mn2+能级之间的能量传递, KMnF3∶Yb3+,Er3+纳米晶产生了很强的红色上转换发光。根据KMnF3∶Yb3+,Er3+纳米粒子的发光特性, 制备了KMnF3∶Yb3+,Er3+ NCs-PMMA复合材料, 用其作为芯层设计了掩埋形结构光波导放大器, 利用传统的半导体工艺完成器件制备。器件测试结果表明, 当655 nm信号光功率为0.1 mW、980 nm泵浦功率为260 mW时, 器件获得了2.7 dB的相对增益。

采用溶胶凝胶法制备了摩尔分数为2% Er3+-20% Yb3+共掺杂的(NaxLi1-x)YF4纳米晶粉末。随着Na+摩尔分数由x=0增加到100%，Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4纳米晶相结构主要发生了由四方相LiYF4到单斜相LiNaY2F8再到六方相Na:YF4的转变。在976 nm半导体激光器激发下，Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4获得了分别对应于Er3+的4G11/2→4I15/2、2H9/2→4I15/2、2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的紫色、蓝色、绿色和红色上转换发光，且上转换发光强度随着Na+含量增加而逐渐增强。Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4纳米晶上转换发光强度的变化与其相结构紧密相关。

采用溶胶-凝胶法制备了BaGd2ZnO5∶Yb3+,Ho3+的发光材料, 测量了样品在不同激发密度下的上转换光发射光谱。用方波调制的971 nm LD激光激发样品得到上转换绿光发射的上升和衰减变化曲线, 通过建立Ho3+ 离子5F4(5S2)和5I6能级及Yb3+离子2F5/2能级的速率方程, 并利用速率方程对绿光的上升和衰减过程进行拟合, 确定了Yb3+离子2F5/2能级寿命及Ho3+离子5F4(5S2)和5I6的能级寿命, 并证实在Ho3+离子能级粒子数布居趋于稳定时, Yb3+→Ho3+的能量传递是Ho3+离子5F4(5S2)能级粒子的主要布居途径,而激发态吸收对粒子布居数的贡献较小。

采用高温熔融法制备了组分为TeO2ZnONa2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃, 应用JuddOfelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2, 4, 6), 自发辐射跃迁几率A, 荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量, 测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示, 在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明, 强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程, 并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后, 计算分析了Tm3+∶3F4→3H6能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明, Yb3+/Tm3+共掺TeO2ZnONa2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

用固相法合成了Er3+和Yb3+共掺的LaF3及NaYbF4上转换发光粉末样品材料，研究了激发功率对室温上转换发光性质的影响，重点研究了红光发射增强现象，并探讨了获得红色上转换发光的条件。实验结果表明:在980 nm半导体激光激发下，Er3+和Yb3+共同掺杂的不同氟化物样品材料能够展示比较明亮的红色和绿色发光,激发功率密度对该类材料的上转换红色发射光谱性质能够产生明显的影响。基于上转换发光机制，提出了能量传递的红色上转换发射过程，并借助于一个示意性的能级图解释了所观测到的红色上转换发射增强现象。

研究了Er3+和Yb3+共掺杂的CaF2纳米材料的制备及其紫外上转换发光性质。在980 nm二极管激光器激发下，该材料可发出相对较强的紫外和绿色双色上转换发光。研究了敏化离子Yb3+以及发光中心离子Er3+掺杂量对该材料紫外上转换发光相对强度的影响，并进一步对该材料紫外上转换发光增强的可能机制进行了探讨。

采用水热法通过调控n(F-)∶n(Ln3+)，pH值以及n(Citrate)∶n(Ln)等一系列反应条件，合成了六方相的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+与GdF3∶Yb3+,Ho3+纳米上转换材料，实现了形貌的可控合成。利用X射线粉末衍射(XRD)，场扫描电子显微镜(SEM)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性质进行了研究。在980 nm光激发下，六方相的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+与GdF3∶Yb3+,Ho3+样品均显示出绿光(541 nm)和红光(647 nm)发射，分别来自于Ho3+的5F4，5S2→5I8和5F5→5I8的跃迁。结果显示NaGdF4∶Yb3+,Ho3+六棱柱与六棱片结构的发光远强于GdF3∶Yb3+,Ho3+的发光，但在pH=7.0，9.0时生成的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+球形结构发光效率低于GdF3∶Yb3+,Ho3+。这表明六方相NaGdF4∶Yb3+,Ho3+不同形貌样品的尺寸与结晶性对发光效率影响很大。

采用溶胶-凝胶法制备了8 mol% Er3+掺杂单一Yb2Ti2O7相粉末.976 nm半导体激光器激发Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末获得中心波长524、548 nm的绿色和660 nm的红色上转换发光，绿色和红色上转换发光强度(Igreen、Ired)随激光泵浦功率的增大而增强，且绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程.随着Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末温度的升高，Igreen和Ired逐渐减弱但强度比Igreen/Ired逐渐增大，中心波长524和548 nm的绿色上转换发光强度比I524/I548也逐渐增大.绿色上转换发光与温度的依赖关系使得Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末在光学高温传感器方面具有潜在应用.