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 安徽科技学院电气与电子工程学院, 安徽 凤阳 233100
2 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
3 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
在高温、 长时的水热氛围中, 通过Sc3+的共掺杂, 制得了一类特殊的稀土掺杂氟化物微晶。 采用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 能量色散X射线探测器（EDX）和元素分布像（element mapping）对其晶相和形貌进行表征。 结果表明, 无Sc3+共掺时, 样品为六方相NaGdF4基六角微米盘; 有Sc3+共掺时, 六方相NaGdF4基微晶与单斜相Na3ScF6基微晶共存于样品之中, 并且随着Sc3+掺杂浓度的升高, NaGdF4基微晶发生了显著的形貌演变。 值得一提的是, 实际进入基质晶格的Sc3+浓度远小于前驱物中Sc3+的浓度。 采用激光共聚焦显微技术测试了980nm激光激发下的单颗粒上转换光谱。 结果表明, 晶格内少量Sc3+的有效介入, 可诱导单个NaGdF4∶Yb3+,Er3+微晶内绿色荧光（2H11/2/4S3/2→4I15/2）对红色荧光（4F9/2→4I15/2）相对强度的显著调控, 且随着Sc3+掺杂浓度的增加逐渐升高。 结合建议的上转换机制, 对红色和绿色上转换荧光衰减曲线和对应发射带的积分强度对激发功率的依赖关系展开了详细分析。 上转换荧光衰减曲线的上升时间随着Sc3+掺杂浓度的升高逐渐缩短, 红绿发射带积分强度对激发功率的依赖也随着Sc3+掺杂浓度的升高变得更为明显, 暗示了半径最小的稀土离子Sc3+进入基质晶格后, 从Yb3+到Er3+能量转移速率显著提升, 使得绿光的2H11/2/4S3/2激发态较红光的4F9/2激发态更容易布居, 从而产生可观的上转换荧光调控。 此类微晶有望在荧光防伪、 光学波导等领域获得重要应用。
水热法 Sc3+共掺杂 Er3+微晶 荧光调控 能量转移 Hydrothermal method Sc3+ co-doping NaGdF4∶Yb3+ NaGdF4∶Yb3+ Er3+ microcrystal Fluorescence regulation Energy transfer 光谱学与光谱分析
2017, 37(11): 3347
长春理工大学光电信息学院, 吉林 长春 130000
为了实现对高速运动目标的快速识别, 设计了一种基于尾焰光谱分布特征分析的识别系统。系统由跟踪成像模块和光谱分析模块组成, 跟踪成像模块用于对准目标, 光谱分析模块用于目标识别。在此基础上, 研究了基于多特征波段峰均值与谷均值比例的区分因子识别算法。该算法设置了有效区分区间, 并通过区分因子比例关系实现高速目标的识别。分析了目标高速运动对光谱获取的影响, 给出了决定光谱偏移量大小的径向和切向速度的函数关系。实验采用少量火箭弹燃烧部作为被测目标, 在距探测系统 0.5 km、1.0 km、2.0 km以及 4.0 km处分别以 10.0 m/s～100.0 m/s的速度进行光谱探测实验。实验结果显示, 对于不同速度的被测目标而言, 在相等的采样周期内系统检测的光谱分布产生了明显的光谱偏移, 但其光谱分布形态基本一致; 对于不同测试距离而言, 距离越远能量衰减越强, 虽然光谱整体振幅差异很大, 但光谱形态无明显变化。通过计算相应波段上峰均值和谷均值的区分因子与区分区间的包含关系, 完成了对被测目标的有效识别。
高速运动目标 光谱分析 光谱偏移量 区分因子 high-speed moving target spectral analysis offset of spectrum distinguish factor
基于色散引起的双边带调制信号周期性功率衰落,提出了一种直接控制光纤长度来避免光纤色度色散对接收信号功率影响的新方法。从理论上证明了这个方法的可行性,并通过仿真分析比较了四种色散管理的方法,仿真结果表明,与其他三种方法相比,提出的直接控制光纤长度的方法不仅改善效果显著而且对光源中心频率和调制频率波动并不敏感,是解决WDM系统色散问题的一种有效、可靠的方法。
色度色散 色散管理 RoF RoF WDM WDM chromatic dispersion dispersion management
同济大学 电子与信息工程学院, 上海 200092
基于光子矢量调制技术,首次提出了光域OOK到电域QPSK的直接转换方法。在提出的方案中,传送到宽带无线接入网中心站的光OOK信号无需光电转换成二进制基带信号,而是在光域直接进行转换,这样就避免了光-电-光转换,降低了系统的复杂性,并且克服了电子瓶颈问题。另外,使用了低硬件要求的PVM方案,降低了系统成本。理论与仿真分析结果论证了速率为2.5 Gbit/s的40 GHz毫米波的QPSK信号生成。
正交相移键控 光载无线电 光子矢量调制 色散 quadrature phase shift keying (QPSK) radio-over-fiber (RoF) photonic vector modulation (PVM) chromatic dispersion
陕西师范大学 物理学与信息技术学院, 陕西 西安710062
具有特殊形貌及构型的表面(如金属薄膜)能够使位于其邻近的荧光分子的荧光信号得到增强, 这种现象被称之为表面增强荧光(Surface Enhanced Fluorescence, SEF)。有关表面增强荧光效应的研究探讨已有许多报道,并先后提出了多种增强机理以试图理解和解释观测到的实验现象。本文将在总结归纳已有机理研究的基础上,从物理学的角度出发分析理解局域场增强、能量转移以及辐射衰减速率增加等理论模型,并对衬底表面与荧光分子之间的间距变化对增强效果的影响进行探讨。
表面增强荧光 局域场 能量转移 辐射衰减速率 surface enhanced fluorescence local field energy transfer plasmon coupled emission
