Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的YAG晶体是一种非常重要的光学晶体, 目前, 该晶体已经广泛应用于高功率固体激光器, 但是采用提拉法生长大尺寸、低缺陷的掺杂YAG晶体仍然面临很多挑战。本工作采用快速提拉法成功获得了直径为80 mm、长度为230 mm的Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的YAG单晶。采用不同测试方法评价其结构、掺杂浓度、光吸收、发光性能和刻蚀缺陷。晶片不同位置的拉曼峰峰位以及半峰宽没有明显变化, 说明晶片中心和边缘部分的晶体结构和应变是均匀的。刻蚀结果表明, 腐蚀坑均匀分布在整个腐蚀表面上, 没有观察到位错腐蚀坑特征, 这意味着晶体接近完美。Er³⁺和Yb³⁺在不同波长下的强发光峰以及辉光放电质谱结果证明Er,Yb:YAG单晶中成功掺杂了稀土离子。本工作采用提拉法成功生长了大尺寸、低缺陷的Er,Yb:YAG单晶, 证实了快速生长方法对YAG晶体中掺杂双稀土离子是有效的。

力致发光材料具有将机械刺激转变为光子发射的独特性能，因而被广泛应用于结构健康诊断、信息防伪、生物工程和电子皮肤等力学传感领域。然而，已报道的力致发光材料种类有限，且对于力致发光相关的载流子跃迁过程理解不够深入，极大地限制了其开发和应用。针对上述问题，本工作开发了新型混合阴离子型力致发光材料Ba₂Gd（BO₃）₂Cl∶Ln（Ln = Eu，Tb，Dy，Sm，Nd），并探究了其光致发光性能与相关载流子跃迁过程。该研究通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、多模式激发下的稳态和瞬态光谱技术研究了样品的结构形貌、光致发光与力致发光性能，提出了该材料可能的发光机制。研究结果表明，在280 nm光激发下，Ba₂Gd?（BO₃）₂Cl∶Eu的发射峰位于536，594，613，625，654，695，710 nm，第一个宽峰和其余窄峰分别对应于Eu²⁺和Eu³⁺的发射，即掺杂的Eu呈现混合价态。而在机械作用下，Ba₂Gd（BO₃）₂Cl∶Eu几乎只表现出Eu³⁺的橙红光发射，这可能是由于机械作用优先激发基质中的价带电子所致。此外，Eu的光致发光和力致发光最佳掺杂浓度均为2%。在0.23~1.55 mJ的冲击能下，力致发光强度与冲击能量呈线性关系。通过改变掺杂镧系元素的种类，实现了力致发光从可见光区域到近红外区域的拓展。这项工作为解释混合价态材料的力致发光机制提供了思路，并在应力传感领域呈现出潜在的应用价值。

稀土掺杂的无序结构晶体具有优异的下转移和上转换发光性能，通过对材料的发光调控可使其广泛应用于各种光学和光电子学领域。稀土离子的光学性质与所处的晶体场环境密切相关，因此，使用稀土离子作为灵敏的结构探针，可以确定无序结构发光材料中稀土离子掺杂的局域结构和位置对称性；同时，通过改变稀土离子掺杂的无序结构晶体的局域位置对称性也可以进行一系列发光调控。本文首先介绍了稀土离子掺杂无序结构材料的晶体学格位对称性和光谱学格位对称性；其次，系统总结了通过改变局域结构来调控稀土离子掺杂的下转移/上转换发光的最新成果，包括组分调节和外场调节；最后，深入探讨了稀土掺杂无序结构发光材料面临的挑战和发展前景。

双钙钛矿因其结构灵活、易于掺杂、热稳定性好等优点，成为近几年的研究热点。稀土掺杂双钙钛矿基质材料的光致发光研究常见报道，但和热释光有关的研究较少。本文采用高温固相法合成了Bi³⁺和Eu³⁺共掺的Y_2-x-yBi_xEu_yMgTiO₆（0≤x<1，0≤y<1）系列样品，并测量了样品的X射线衍射谱（X-ray Diffraction，XRD）、光致发光光谱（Photoluminescence，PL）和热释光谱（Thermoluminescence，TL）。XRD分析表明：样品的晶体结构均为单斜晶系P2₁/n，Bi³⁺和Eu³⁺通过替代Y³⁺而掺入Y₂MgTiO₆中；PL表明：样品最佳掺杂浓度为x=0.01、y=0.20，该样品在620 nm附近有较强的红光发射（对应Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁），并伴有长余辉；测定不同浓度Bi³⁺和Eu³⁺掺杂样品的TL曲线也观察到Y_1.79Bi_0.01Eu_0.20MgTiO₆的热释光灵敏度最高，样品在510 K和610 K附近有两个显著的TL峰；热释光谱比荧光谱更为丰富，Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J（J=1，2，3，4）跃迁均可被观测到，样品的TL光强与辐照剂量在2~1 000 Gy范围内具有良好的线性关系。采用不同预热温度（T_m-T_stop）和计算机拟合（Glow Curve Deconvolution，GCD）两种方法分析样品的TL动力学参数，发现样品中热释光陷阱深度从0.80 eV延伸到1.40 eV。上述测试和分析结果表明：热释光谱比荧光谱更为丰富；Y_1.79Bi_0.01Eu_0.20MgTiO₆荧光粉可作为大剂量检测的热释光剂量计材料。

回音壁模式（WGM）微腔激光器作为一种微纳激光器件，可以将光约束在微纳量级的谐振腔内并保持稳定的行波传输模式。凭借其高品质因子和小模式体积的特性，WGM微腔激光器具有低阈值和窄线宽的优点，成为了国内外关注的一个热门研究领域。WGM微腔内具有极高的光能量密度，光与物质相互作用得到显著增强。近年来，研究人员将不同增益材料与形态各异的微腔结构相结合，大大促进了WGM微腔激光器领域的发展。本文在概述WGM微腔激光器的特性参数和耦合方式的基础上，介绍了包括液滴微腔、玻璃微腔、半导体材料微腔在内的几种典型WGM微腔激光器的研究成果，并对其性能参数进行了比较。阐述了器件在超灵敏传感、微波光子学和片上集成等诸多领域的应用，并展望了WGM微腔激光器的发展趋势。