近红外光源对生物组织具有穿透力强、无损检测、信噪比高等特点，广泛应用于成分检测、安防监控、生物医学等领域。但是目前缺乏高效率、便携化的近红外光源，这成为了限制智能检测技术发展的关键。与传统的近红外光源相比，荧光粉转换的近红外LED光源（NIR pc-LED）具有便携、高效的特点。本研究采用工艺简单、绿色环保的水热法合成了Li₃Na₃Ga₂F₁₂∶Cr³⁺近红外宽带荧光粉，并通过控制保温温度、保温时间等参数，确定了荧光材料的最佳合成方案，研究了氟化物颗粒尺寸、形貌演化，以及Cr³⁺掺杂浓度对Li₃Na₃Ga₂F₁₂∶Cr³⁺发光性能的影响。Li₃Na₃Ga₂F₁₂∶Cr³⁺材料能够实现630~980 nm范围宽带发射，半峰全宽（FWHM）为110 nm，峰值为766 nm，其内量子效率高达74%。结合商用蓝光LED，成功封装了近红外宽带LED光源，其在50 mA驱动电流下的近红外光输出功率是10.32 mW，光电转换效率达到5.1%。最后通过鸡胸肉下的静脉近红外成像以及夜视成像演示，验证了该近红外宽带LED光源在医疗以及食品检测等成像领域中的应用可行性。

采用共沉淀法制备了Bi_2-xGa_3.985O₉∶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Bi_1.99Ga_3.985O₉∶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（τ_av）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。

本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga2O3单晶，并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni2+掺杂对β-Ga2O3光学特性的影响，发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm，对应的光学带隙为4.74 eV。此外，阴极荧光(CL)光谱测试结果显示，Ni2+掺杂β-Ga2O3单晶在600~800 nm具有宽带近红外发光特性，有望拓宽β-Ga2O3单晶材料在宽带近红外方面的应用。

随着全球信息化和网络化迅猛发展, 信息量呈爆炸式增长。激增的信息量急需构筑海量光通信系统, 充分利用全波石英光纤低损耗带宽资源。这迫切需要开发新型宽带光放大材料。因此, 宽带近红外发光玻璃及光纤近年来一直受到国内外的普遍关注, 发展迅猛。本文介绍了宽带近红外发光玻璃及光纤的发展现状, 内容包括稀土、过渡金属、主族元素、量子点掺杂玻璃及光纤, 分析这些玻璃及光纤材料目前存在的问题, 最后对宽带近红外发光玻璃及光纤的发展趋势和应用需求进行了总结和展望。

中红外光源在**安全、食品安全、光谱分析等**或国民经济的重要行业有着重要的应用。近年来, 稀土离子掺杂硫系玻璃和光纤的研究主要集中在提高稀土离子溶解度、降低稀土离子局域声子能量和敏化离子共掺等方面。在玻璃和光纤中获得了Dy3+、Pr3+、Dy3+、Tb3+、Sm3+等稀土离子的中红外荧光, 这种宽带中红外荧光在传感领域得到了应用, 实现了CO2、CH4等气体的传感。本文综合评述了稀土掺杂中红外硫系玻璃和光纤的研究进展, 讨论了影响硫系玻璃光纤中红外发光的各种因素, 包括稀土离子溶解度、稀土离子周围声子能量、敏化离子间能量传递和杂质损耗等, 重点总结了宽带中红外荧光在气体传感领域的研究进展, 指出对于稀土离子掺杂硫系光纤气体传感器的研究有5个方面存在不足。如何在稀土掺杂玻璃光纤中获得中红外激光仍是一个急需研究的方向, 除了从有源光纤制备(基质选择、稀土离子共掺、局域结构调控、预制棒玻璃提纯等)的角度来寻求解决方案, 还需要从光纤光栅刻写技术、泵浦激光器功率和波长调谐方面进行研究。稀土掺杂中红外硫系光纤凭借其小巧、紧凑以及经济性等优点展现出巨大的应用潜力, 未来在多个领域的物质检测方面将实现广泛应用, 具有巨大的应用前景。

可调宽带近红外发光材料作为红外光源和可调谐光纤激光器核心组件, 在高容量光纤通信、成像和遥感等现代技术中发挥着至关重要的作用。本文研究了碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃的宽带近红外发光性能调控方案及其机理。通过引入碳构建还原气氛, 还原TeO2原料为碲原子; 再优化CaO、Al2O3含量, 调整碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃中碲拓扑笼的结构和大小, 稳定并调控碲团簇发光中心, 实现高效且可调谐的宽带近红外发光。最后通过改变TeO2掺杂含量, 提供可形成团簇的合适含量碲源, 进一步增强碲近红外发光, 并揭示了碲近红外发光性能调控机理。本研究为未来宽带、高效、可调谐的近红外发光材料设计提供了重要指导, 推进了其在宽带光放大器和可调谐激光器中的应用。

采用垂直布里奇曼法成功生长了Er3+/Ho3+/Eu3+三掺杂PbF2的中红外激光晶体。该晶体在980 nm泵浦下, 首次获得了从2 600~3 200 nm的宽带中红外发光, 其半高宽（FWHM）为300 nm,这是Er3+的2.7 μm发射峰（2 600~2 950 nm）和Ho3+的2.9 μm发射峰（2 800~3 200 nm）叠加的结果。此外, 失活离子Eu3+ 的引入可以有效克服Er3+和Ho3+离子的自终止瓶颈效应。研究发现, 与Er3+/Ho3+∶PbF2晶体相比, Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体具有更高的荧光分支比, 在Er3+: 4I11/2→4I13/2跃迁为18.7%和Ho3+: 5I6→5I7跃迁为18.0%; 以及有更大的发射截面, 在2 745 nm时为0.621×10-20 cm2, 在2 905 nm时为0.728×10-20 cm2。这些有利的光谱特性表明, Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体在商用980 nm激光二极管泵浦下, 可能是2.6~3.2 μm中红外激光器的一种有前景的材料。

近年来, 以雪崩二极管和硅光电倍增管为代表的高探测效率、长波敏感的硅基光探测器件技术得到快速发展, 这使得具有红光-近红外发光特性的闪烁晶体材料逐渐受到关注。本文综述了红光-近红外发光金属卤化物闪烁晶体的发展历程, 重点介绍了基于Eu2+-Sm2+能量传递的新型红光-近红外发光卤化物晶体的发光机理、闪烁性能和实现高效红光-近红外闪烁发光的材料选择原则, 并从材料制备和探测器应用的角度分析了红光-近红外发光闪烁晶体发展所面临的问题。