飞秒激光诱导稀土离子掺杂玻璃的上转换发光

摘要

基于三维立体显示技术在医疗、国防、军事和航空航天等领域广泛的应用前景,因此从20世纪80年代开始,各国政府、公司和研究机构开始着力研究三维立体显示技术,日本和欧盟等国更是推行国家计划以及整合产学研资源.20世纪90年代末以来,全固态的体三维立体显示受到越来越多的重视. 本文介绍了三维立体显示技术的研究进展以及目前存在的问题,并对三维立体显示技术今后发展的进行了总结和展望.课题主要研究了关于可用于三维立体显示材料的稀土掺杂玻璃和微晶玻璃. 研究了Tb<'3+>和IEu<'3+>掺杂ZnO-B<,2>O<,3>-SiO<,2>玻璃的的吸收光谱、发射光谱和激发光谱,研究了飞秒激光聚焦Tb<'3+>和Eu<'3+>掺杂ZnO-B<,2>O<,3>-SiO<,2>玻璃中的发光现象,通过飞秒激光诱导的荧光强度与泵浦光的功率之间的关系以及吸收光谱分析可知Tb<'3+>和Eu<'3+>掺杂znO-B<,2>O<,3>-SiO<,2>玻璃中飞秒激光诱导的上转换效应分别是基于三光子和双光子同时吸收的上转换过程.并计算了吸收截面和吸收因子,通过计算得到Tb<'3+>掺杂znO-B<,2>O<,3>-SiO<,2>玻璃的三光子吸收因子和吸收截面分别为8.24×10<'-24>cm<'3>w<'-2>和1.832×10<'-81>cm<'6>s<'2>,Eu<'3+>掺杂znO-B<,2>O<,3>-SiO<,2>玻璃双光子吸收因子和吸收截面分别为4.25×10<'-8>cm/w和3.92×10<'-47>cm<'4>w<'-1>s.最后成功演示了单色的三维立体显示过程. 研究了Tm<'3+>掺杂SiO<,2>-Al<,2>O<,3>-Na<,2>O-BaF<,2>-La<,2>O<,3>玻璃及微晶玻璃的吸收光谱、发射光谱和激发光谱,研究了飞秒激光聚焦Tm<'3+>掺杂SiO<,2>-Al<,2>O<,3>-Na<,2>O-BaF<,2>-La<,2>O<,3>玻璃及微晶玻璃中的发光现象.通过玻璃及微晶玻璃之间的对比发现微晶玻璃的荧光强度相比玻璃增强,这是由于晶体场强度增加所致,主要是与微观结构上晶粒尺寸的增加和稀土离子进入低声子能的纳米晶格中相联系的,最后成功演示了三维立体显示.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1多光子吸收和稀土离子上转换发光

1.1.1多光子吸收简介

1.1.2测量多光子吸收过程的实验方法

1.1.3稀土离子的上转换发光

1.2飞秒激光诱导介质微结构

1.2.1飞秒激光简介

1.2.2飞秒激光与介质相互作用机理

1.2.3飞秒激光与介质相互作用过程

1.3无机透明材料中多光子吸收发光和微晶玻璃的研究进展

1.3.1无机透明材料中多光子吸收发光的研究进展

1.3.2微晶玻璃的研究进展

1.4三维立体显示研究进展

1 .5课题的提出

第2章实验研究方法

2.1玻璃和微晶玻璃的制备

2.2性能表征

2.2.1玻璃密度和掺杂离子浓度

2.2.2差热分析

2.2.3物相分析

2.2.4吸收光谱

2.2.5氙灯激发荧光光谱

2.2.6飞秒激光诱导上转换荧光光谱

2.2.7三维立体显示的演示

第3章稀土掺杂ZnO-B2O3-SiO2玻璃制备及性能研究

3.1引言

3.2玻璃的制备

3.3 Tb3+掺杂ZnO-B2O3-SiO2玻璃性能研究

3.3.1实验

3.3.2结果与讨论

3.3.3小结

3.4 Eu3+掺杂ZnO-B2O3-SiO2玻璃性能研究

3.4.1实验

3.4.2结果与讨论

3.4.3小结

第4章稀土掺杂氟硅酸盐玻璃及微晶玻璃制备研究

4.1引言

4.2玻璃及微晶玻璃的制备

4.3 Tm3+掺杂SiO2-Al2O33-Na2O-BaF2-La2O3玻璃及微晶玻璃的性能研究

4.3.1实验

4.3.2结果与讨论

4.3.3小结

第5章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢