电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610097
2~5 μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值，一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理，包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器，并对2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。
激光器 中红外激光 稀土离子 拉曼激光器 超连续谱 氟化物光纤
陕西师范大学物理学与信息技术学院西安市光信息调控与增强技术重点实验室，陕西 西安 710119
稀土离子掺杂纳米颗粒具有稳定、窄带、多色的发光特性，相比量子点和染料分子，更不容易受到串扰、光闪烁、光漂白等效应的影响，因此受到广泛关注。然而，稀土离子的长荧光寿命（微秒至毫秒级）、低量子产率、弱荧光强度以及非定向发射等，限制了其在时间依赖纳米光子器件中的应用。等离激元纳腔耦合了光场和电子激发，有利于显著压缩荧光寿命、提高量子产率、增强上转换发光效率，并有效调控其发射方向。本文综述了纳腔调控稀土离子发光的有效途径及其相关研究进展，着重介绍了纳腔调控稀土离子产生亚50 ns超快上转换发光的工作，并对其在单光子源、量子通信和纳米激光器等方面的应用进行了展望。
表面等离激元 纳腔 稀土离子发光 表面等离激元近场调控 手性发光 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2300002
1 暨南大学理工学院光电工程系，广州 510632
2 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 201899
稀土掺杂萤石卤化物在国民经济、**建设等领域发挥着不可替代的作用。萤石卤化物特殊的晶体结构导致稀土离子团聚，目前针对稀土离子团聚的系统研究还比较少。本文以稀土掺杂萤石卤化物为研究对象，采用第一性原理计算系统研究了从稀土离子单体到高阶团簇的结构特征、演变规律、联系及其影响因素。研究发现，稀土离子单体中心1|0|0|11(C4v)和1|0|0|12(C3v)稳定性随离子半径变化而改变，且不同晶体的变化趋势不同，与晶格畸变分析结果一致。晶格畸变与库仑作用相互耦合决定了电荷补偿间隙卤离子的占位倾向性，即C4v和C3v中心的相对稳定性。此外，共价效应使得PbF2和SrCl2晶体单体中心结构及其稳定性与CaF2、SrF2和BaF2不同。研究还揭示了晶体离子性和晶胞尺寸对单体中心能量差斜率的影响。文中还研究了稀土离子高阶团簇的结构，其稳定性演变规律与单体中心相对应。本文提出了高阶团簇相对稳定性判据，为新型稀土掺杂萤石卤化物的探索、筛选和研发提供指导，有望进一步拓展其应用范围。
萤石卤化物晶体 稀土离子团簇 结构演变 晶格畸变 高阶团簇 fluorite halide crystal rare earth ion cluster structure evolution lattice distortion high-order cluster
红外与激光工程
2023, 52(5): 20230215
1 西安电子科技大学 光电工程学院, 西安
2 西安电子科技大学 前沿交叉研究院, 西安
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京
可见光波段激光在科研、工业、医疗以及通信领域应用广泛, 可通过半导体激光器、稀土离子掺杂激光器和非线性频率变换技术产生, 其中可见光稀土离子掺杂激光器近年来受到广泛关注。首先介绍了可见光波段激光的几种典型应用, 然后分析了目前可以产生可见光激光的稀土离子(镨、钕、钐、铕、铽、镝、钬、铒、铥)的发射吸收光谱和激光特性, 最后综述了其中较有潜力的镨离子和铽离子在可见光固体激光器方面的最新研究进展。
可见光激光 稀土离子 固体激光器 镨离子 铽离子 visible lasers rare earth ions solid-state lasers praseodymium ion terbium ion
大连民族大学物理与材料工程学院, 国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室, 辽宁省光敏材料与器件重点实验室, 辽宁大连 116600
近红外 (NIR)光电检测技术的应用非常广泛, 如日常生活中的生物热成像仪、生物追踪、运动手表等, 以及****中的无人机、导弹制导、生产自动化等领域均扮演着重要的角色, 具有波长选择性的 NIR PDs在红外成像、环境监测、医疗检测、光通信等领域有着广阔的应用前景, 开发易于集成、高灵敏度、低泵浦阈值的 NIR I-II区的多波段选择性 PDs, 对加密通信生物分析等领域的发展具有重要意义。目前, 波长选择性光电探测技术的应用, 侧重于集成多个不同带隙, 且对 NIR有不同的光响应能力的半导体材料, 但这不仅增加了器件的制备成本和设计上的复杂性, 又严重影响其稳定性。稀土离子(RE3+)掺杂上转换纳米晶(UCNCs)具有大 Stokes/反 Stokes位移以及优异的光稳定性, 吸收 NIR光子后将其转化为 UV/Vis光子, 被窄带隙半导体材料吸收。UCNCs因为具有窄带 NIR波长选择性吸收特性等优点, 被视为一种优异的光敏材料, 为开发新一代的波长选择性 PDs提供了解决方案。研究表明: UCNCs的光电检测中, UCNCs与钙钛矿、石墨烯、 MoS2的结合可以使 PDs展现出更好的光响应能力, 实现单个组件无法获得的更大的光谱范围。但在实际应用中, 仍需面临 UCNCs的荧光效率低、泵浦阈值高的问题。本文综述了近年来利用稀土掺杂 UCNCs作为光活性材料用于 NIR PDs的研究进展, 主要包括: 提高 UCNCs发光效率 /发光强度以实现窄带 NIR探测的几种主要策略； UCNCs与钙钛矿、石墨烯、 MoS2结合应用于 NIR PDs的研究现状；稀土掺杂上转换钙钛矿基 NIR PDs的昀新研究进展。
稀土离子掺杂 上转换纳米晶 上转换发光 局域光场调控 近红外光电探测 rare earth ions doped upconversion nanocrystals upconversion luminescence local optical field modulation near-infrared photodetection
1 江苏师范大学 物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
2 哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 泰山学院 物理与电子工程学院，山东 泰安 271000
稀土上转换发光氟硅微晶玻璃是指稀土掺杂氟化物纳米晶与硅酸盐玻璃复合的发光材料，结合了氟化物晶体发光效率高与硅酸盐玻璃易加工和稳定性高的优势，在固体激光器、固态照明、光学编码防伪、光学测温等领域具有重要的应用前景，是无机发光材料中的研究热点。本文从含二元和三元氟化物纳米晶氟硅微晶玻璃上转换发光性能和应用研究两方面入手，介绍了该类材料的发展历程和研究现状，对比了不同组分、不同掺杂模式、不同晶体结构纳米晶上转换发光性能的差异，指出了目前研究中存在的问题，并对未来发展前景进行了展望。希望本文能为今后稀土上转换发光氟硅微晶玻璃的研究提供一定的实验参考。
氟硅酸盐玻璃 微晶玻璃 纳米晶复合玻璃 上转换发光 稀土离子 fluosilicate glass glass ceramics composite glass with nanocrystal up-conversion photoluminescence rare earth ions
