镱铒双掺钨酸铅晶体发光性能的研究

摘要

由于钨酸铅(PbWO4, PWO)晶体的光产额低，限制了它在高能物理领域以外的应用。为了改善其光学性质，稀土掺杂技术被广泛的研究和应用。本文系统分析及实验确定了提拉法生长质量优良的掺杂PWO晶体的工艺，研究了掺杂后PWO晶体的结构和光学性能。
　　运用XRD测试技术，研究了Er:PWO和Yb:Er:PWO晶体的结构。掺杂后PWO晶体仍保持很好的四方结构，但晶胞参数略有变化。
　　晶体的紫外吸收光谱表明，Er3+离子掺杂后吸收强度升高出现，Er3+离子特征吸收峰，Er3+离子和Yb3+离子优先占据Pb2+格位；吸收边先紫移后红移， Er3+离子的上转换发光和PWO基质的发光存在着竞争作用，增大Yb3+离子浓度可以增强Er3+离子的上转换发光，抑制PWO本征发光。
　　通过上转换发射谱、荧光强度和泵浦功率的关系曲线及时间分辨荧光光谱的测试与分析，发现与单掺铒的钨酸铅晶体比较，镱铒双掺钨酸铅晶体则可同时大幅度的提高在525和550nm附近的绿色发光发光强度。当[Yb]/[Er]值为3时，峰强最大，此时绿色发光谱带受上转换发光和PWO基质的发光共同影响。当[Yb]/[Er]的值为4时，基质发光受到强烈抑制，上转换发光占绿色发光主要成分。Er:PWO晶体、双掺Yb(0.4mol％):Er:PWO和Yb(0.8mol%):Er:PWO晶体的功率曲线斜率分别为2.23、2.26和2.16，均接近于2，所以绿光谱带（2H11/2/4S3/2能级向基态4I15/2跃迁）的粒子布居方式均为双光子过程。Yb(0.6mol%):Er:PWO晶体的功率曲线斜率为2.37，说明绿色荧光的产生即有双光子过程，又有三光子过程。随着[Yb]/[Er]逐渐增大，2H11/2和4S3/2能级寿命依次增强。

目录

镱铒双掺钨酸铅晶体发光性能的研究

LUMINESCENCE PROPERTIES OF LEAD TUNGSTATE CRYSTALS CODOPED WITH ERBIUM AND YTTERBIUM

摘 要

abstract

目 录

第1 章 绪论

1.1 课题背景

1.2 激光晶体简介

1.3 稀土离子发光简介

1.4 钨酸铅晶体简介

1.5 国内外发展现状

1.6 课题的主要内容

第 2章 实验材料及研究方法

2.1 掺杂离子的选择

2.2 实验药品与仪器

2.3 实验方法

第 3章 掺杂钨酸铅晶体的生长

3.1 晶体生长的前期准备

3.2 晶体的生长

3.3 晶体的后期加工

3.4 钨酸铅晶体开裂原因的探讨

3.5 本章小结

第4 章 双掺杂钨酸铅晶体的结构及性能表征

4.1 双掺杂钨酸铅晶体的结构缺陷分析

4.2 上转换发光性能测试分析

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢