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Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷因其在980 nm激光激发下,具有很好的可见波段上转换发光和1540nm近红外下转换发光而广受人们关注。然而,上转换发光与下转换发光之间存在一定的竞争机制,如何调控二者相对强度一直困扰科学工作者。 本文为了实现调控上下转换发光的目的,制备了一系列掺杂不同Er3+浓度的Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷样品。通过测量系列样品的发射光谱、激发光谱以及发光强度与泵浦功率的依赖关系等,研究样品在980nm激光激发下的上下转换发光特性以及能量传输机制。研究发现,Er3+浓度不同时,上下转换发光的能量传输过程是有区别的,尤其是660 nm红色上转换发光机制,随着Er3+浓度增加,逐渐由三光子吸收变为双光子吸收过程。在实验结果分析的基础上,提出了不同Er3+浓度掺杂时上下转换发光的能量传输模型。 为了验证能量传输模型是否正确,以中等Er3+浓度掺杂时的模型为例进行了理论分析。根据提出的能量传输模型列出相应的速率方程,理论推导稳态时上下转换发射的发光强度与泵浦功率的依赖关系,并通过求解瞬态速率方程,模拟各能级粒子数密度衰减曲线,与实验测得的荧光衰减曲线进行拟合对比,根据二者的拟合程度,验证模型的正确性。 本文为实现调控上下转换发光提供了实验及理论依据。我们结果表明,改变Er3+的掺杂浓度可以有效调控上下转换发光的能量传输过程,进而达到调控上下转换发光的目的。研究结果可以提高Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷以及相似体系材料的应用价值,有利于该类材料在不同的领域中的应用。