项目名称: Er3+掺杂卤氧化铋晶体雪崩发射效应及其调控机制的研究

项目编号: No.61465006

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 宋志国

作者单位: 昆明理工大学

项目金额: 46万元

中文摘要: 光子雪崩是稀土离子上转换中一种高效的形成机制,但传统雪崩发射行为构建规律不明、实际效率低下,阻碍了其研究进展与应用。研究中我们发现铒激活卤氧化铋具有独特的雪崩发射行为,近红光外光激发下410-1550nm多个波段呈现高效的同步雪崩发射现象,且雪崩循环特征可通过外掺离子、合成方法及激发光性质等多重因素进行调控。这类材料全新的雪崩发射及可调控化行为与以往完全不同,其机制探索有望为光子雪崩研究带来新的突破。因此本项目提出从卤氧化铋结构与铒离子发光性质的实验调控出发,与激发光波长、频率、功率密度等光激励诱导因素相关联,结合J-O理论和第一性原理的理论计算分析,研究铒激活卤氧化铋光子雪崩发射形成的材料结构与光激励诱导条件,阐明其构建及调控机理。项目实施将有助于雪崩上转换理论体系的发展,为设计制造高效光子雪崩材料提供理论基础和技术支持,并推动其在激光器、光学开关等领域的应用,具有很好的理论和现实意义。

中文关键词: Er3+;掺杂;卤氧化铋;上转换;光子雪崩;调控

英文摘要: Among the three basic upconvertion (UC )mechanisms, the photon avalanche (PA) is re-garded as the most efficient one, due to the special feed-back, or looping, cycle energy transfer (ET) property. However, the generation of avalanche UC is practically much great fewer than the UC phenomena via other two basic mechanisms, as the necessary conditions for constructing this process, and the threshold condition for the efficiency of CR is not easily fulfilled. In preiviou work, We found the controllable photon avalanche (PA) UC of Er3+ ion at violet, green , red and NIR emission bands from Er3+doped Bismuth oxyhalides crystals, which could be realized under excitation of near infrared (NIR) lasers. Especially, it show that besides the power density, the looping and the cycle numbers of the PA processes could be controlled through the control of dopant concentration and synthesis methods for nanomaterials. Researches on the efficient UC phenomenon defined as or similar to a PA process, can offer new insights and extensive understandings for the PA mechanism and its necessary conditions, which may lead to a breakthrough for the potential use of PA materials. The project will also address a very important scientific area of clarifying the PA emission mechanism of Er3+ doped Bismuth oxyhalides as well as the consturction condition for PA behavior associated with crytals sturcutre and excitation light. To address this challenge, this project will be exploited in both turning of Bismuth oxyhalides structure to produce an mechanism that decides the novel Er3+ activtated multi-band PA phosphorescence and the analysis of laser properties which is directly associated with the generation of PA emissions. This project ultimately seeks to go beyond the evident limits of rare earth doped materials for producing visible and NIR PA phosphorescence. The study may offer a better understanding of the mechanism of PA emissions and the principles of construting PA behavior. Moreover, owing to considerable strong GSA at NIR band and facile preparation of single crystal, Er3+ doped Bismuth oxyhalides crystals are potentially useful for the development of efficient UC solid-state lasers.

英文关键词: Er3+ doped;bismuth oxyhalides;upconvertion;photon avalanche;tunning

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