近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室選擇ZBLAN基質(zhì)，通過Dy³⁺共摻雜，顯著提高了Tb³⁺的發(fā)光。同時，結(jié)合全面的光學(xué)性能測試，研究了Dy³⁺與Tb³⁺之間的能量傳遞機制。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Luminescence上。

　　可見光激光尤其是綠光波段，因其具有人眼敏感、水中穿透能力較強等特點，在激光醫(yī)療、海底探測、金屬加工等方面具有重要應(yīng)用。其中，Tb³⁺離子因具有相對簡單的能級結(jié)構(gòu)，成為綠光發(fā)射潛在的激活離子，但其藍紫光區(qū)域吸收截面較低，這限制了其高功率激光輸出。因此，提高Tb³⁺離子在藍紫光區(qū)域的吸收截面、增強其綠光發(fā)射強度，對實現(xiàn)其大功率輸出具有關(guān)鍵意義。此外，共摻敏化離子作為一種能夠有效增強目標離子發(fā)光強度的途徑，獲得學(xué)界青睞。已有研究表明，Dy³⁺可有效增強Tb3+的發(fā)光。但以往的研究都聚焦于氧化物玻璃基質(zhì)，對于氟化物玻璃基質(zhì)尚未有相關(guān)報道。目前報道的成功實現(xiàn)可見光激光輸出都集中于氟化物基質(zhì)，因此，研究Dy³⁺離子在氟化物基質(zhì)中對Tb³⁺的敏化作用具有重要意義。

　　該研究發(fā)現(xiàn)，共摻Dy³⁺離子不僅能夠提高氟化物玻璃的抗析晶能力，同時可顯著增強Tb³⁺離子的發(fā)光。具體來說，Dy³⁺到Tb³⁺的能量傳遞效率可達27.41%，且Tb³⁺:Dy³⁺離子的最佳比為2:0.5，在該濃度比以及最佳激發(fā)波長350 nm下，發(fā)光比摻雜同等Tb³⁺離子濃度增強1.5倍。此外，該研究還表明，在氟化物基質(zhì)中，存在較明顯的Tb³⁺到Dy³⁺的反向傳遞過程。詳細的能量傳遞機制如下圖所示。

　　研究工作獲得國家自然科學(xué)基金等的支持。

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能量傳遞機制