采用改进的两步高温固相熔融法制备了Yb3+、Eu3+、La3+共掺杂CaF2的上转换荧光粉。基于荧光猝灭原理, 通过改变La3+掺杂浓度来调节CaF2∶Yb3+/Eu3+材料的发光性能, 并在980 nm近红外光激发下, 获得了该材料的白色上转换发光(UCL)。在该发光体系中, Yb3+不仅起到了敏化Eu3+的作用, 同时, Yb3+二聚体(Yb3+-dimer)自身合作发出波长范围480~540 nm的绿色荧光。而白光三基色中的绿光正是来自Yb3+二聚体的合作发光。Eu3+则作为激活剂, 同时发出红色和蓝色荧光。荧光寿命测试结果表明Yb3+-dimer与Eu3+之间存在有效的能量传递。值得注意的是, 在980 nm 激光激发下, 1% La3+掺杂的样品表现出最佳的红、绿、蓝三基色光比列, 实现了材料的上转换白光发射, 其色度坐标为(0.311,0.340)。

合作发光效应、热效应以及非线性效应限制了单根掺Yb³⁺光纤激光器输出功率的进一步提高。根据能级间的吸收与辐射，分析了掺Yb³⁺双包层光纤中的合作发光效应，分析表明，随着Yb³⁺的掺杂浓度的增大，光纤中合作发光增强，抽运光越强，合作发光也越强。实验研究了输出功率61．6W，斜率效率为55%的双端抽运的掺Yb³⁺双包层光纤激光器的合作发光效应，研究表明，随着抽运光功率的增大，合作发光强度增强，掺杂浓度越大，光纤中合作发光效应也越强。这一结果有利于进一步提高掺Yb³⁺光纤激光器的效率。

分析了Yb3+的能级结构、光谱特性以及激光发射特性.实验研究了中心波长为1 100 nm、输出功率为61.6W、斜率效率为55%的高功率掺Yb3+双包层光纤激光器.采用了两个中心波长在915 nm的高功率激光二极管分别从光纤的两端将泵浦光耦合进入光纤,采用45°对波长在(1 100±10) nm的激光高反,对波长在(915±10) nm的泵浦光高透的双色镜将激光输出,实验发现了掺Yb3+双包层光纤的合作发光效应.理论分析表明,掺Yb3+双包层光纤中合作发光效应是由Yb3+对在激光产生过程中的吸收与发射引起的.

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命．Yb³⁺在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%．Yb³⁺离子掺杂浓度越高，Yb∶YAG晶体的吸收系数越大．采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪，对这一系列掺有不同浓度Yb³⁺的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定．结果表明：在1030nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强．同时发现它在450nm～680nm波段有明显的可见发光，其强度随Yb³⁺掺杂浓度的增加而迅速地增强．Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象，对猝灭机制进行了分析研究，指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光．