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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 近红外激光驱动的坚固玻璃陶瓷基上转换固态照明

    摘要： 激光照明通常由蓝光激光器和下转换荧光粉组成，被认为是有望取代传统LED照明的下一代光源。然而高功率蓝光激光的照射不可避免地会引发显著热效应，这对荧光粉转换器及器件结构提出了很高要求。本研究提出了一种近红外激光驱动上转换固态照明的概念验证原型，采用掺杂稀土元素的α/β-NaYF4嵌入式玻璃陶瓷作为上转换色转换材料，并选用热效应较低且与Yb3?敏化剂完美共振的常规980nm激光作为泵浦源。通过将Yb/Tm/Er共掺α-NaYF4玻璃陶瓷与980nm激光耦合，确实产生了稳定明亮的上转换白光，但由于Er掺杂浓度较低，其流明效率仅为0.3lm/W，能量效率仅0.12%。作为替代方案，设计了一种Yb/Tm共掺玻璃陶瓷与Yb/Er共掺玻璃陶瓷的堆叠结构作为色转换材料，在275W/cm2激光功率密度下将流明效率提升至1.0lm/W，能量效率达到0.5%。该研究为激光照明提供了新思路，并开拓了玻璃陶瓷的应用领域。

    关键词： 上转换、镧系离子、光学材料、玻璃陶瓷、激光照明

    更新于2025-11-20 15:33:11

  • Er3+/Yb3+共掺硼磷酸盐玻璃陶瓷的上转换发光及高灵敏传感特性

    摘要： 通过传统熔融淬火工艺及后续热处理，成功制备了具有立方KAlSi2O6型结构的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃陶瓷(GC)。采用X射线粉末衍射仪(XRD)结合透射电子显微镜(TEM)对GC进行结构表征。通过吸收光谱、光致发光光谱、泵浦功率依赖的上转换(UC)发射光谱及UC衰减曲线系统研究了其上转换光学性能。利用能级图分析了可能的能量传递过程与跃迁通道。结果表明，GC的上转换发光性能较前驱体玻璃(PG)有所提升。此外，在980 nm激光激发下测量了GC在298-798K温度范围内的温度依赖性UC发射光谱。结合荧光强度比(FIR)技术，研究了具有两个热耦合能级(TCELs)的Er3+/Yb3+共掺GC（525 nm处Er3+:2H11/2→4I15/2和549 nm处Er3+:4S3/2→4I15/2）在298-798K温度范围内的UC发射随温度的变化关系。对于优化的Er3+/Yb3+共掺GC，在298 K时相对灵敏度Sr?max的理论最大值为1.67% K?1，在570 K时绝对灵敏度Sa?max为4.59×10?3 K?1，表明该Er3+/Yb3+共掺磷酸盐GC是具有更高灵敏度的光学温度传感器的极具前景的候选材料。

    关键词： 玻璃陶瓷，光学测温，上转换

    更新于2025-11-20 15:33:11

  • 掺杂Eu2O3的BaO-TiO2-GeO2基玻璃陶瓷的合成：结晶动力学、光学及电学性能

    摘要： 已合成以非中心对称铁弹体Ba2TiGe2O8（BTG）晶体为主要晶相的Eu3+掺杂透明玻璃陶瓷（GCs）。通过熔融淬火技术制备摩尔百分组成为30BaO-15TiO2-55GeO2的玻璃基质，再经陶瓷化热处理控制结晶，在该玻璃基质中生成了BTG晶相。通过对比研究若干线性和非线性固态反应模型，确定了具有零核速率与恒定核速率的扩散控制表面结晶过程。非线性结晶动力学研究有助于确定制备含BTG纳米晶透明玻璃陶瓷的实验陶瓷化温度和时间。XRD、FTIR、TEM和FESEM测试证实玻璃基质中分散着20-100 nm尺寸的BTG纳米晶。Eu3+离子周围的局域晶体环境促进了玻璃陶瓷相对于前驱体玻璃的光致发光增强。该玻璃陶瓷表现出高介电常数、低损耗及低耗散因子的特性。

    关键词： 折射率、玻璃陶瓷、光致发光、介电性能、结晶动力学、磁滞回线

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 掺钕硅酸盐磷灰石陶瓷和玻璃陶瓷的重离子外照射

    摘要： 本研究旨在比较中能（ME）与快重离子（SHI）辐照对硅酸钕磷灰石陶瓷（Ca2Nd8(SiO4)6O2）造成的损伤，以评估核碰撞效应（针对ME离子）与强电子激发效应（针对SHI离子）。通过膨胀测量和硬度测试研究了宏观诱导变化随注量的函数关系，同时采用X射线衍射、拉曼光谱和掠入射EXAFS（Nd L3边）监测结构改性。在中能辐照（1.9e6.75 MeV金离子）条件下，当注量超过6.22×1013 Au/cm2时出现辐射诱导非晶化，伴随约8%的体积膨胀和37%的硬度下降?？熘乩胱臃眨?0 MeV氙离子或35 MeV氩离子）观察到相似的宏观与结构变化。评估得出硅酸钕磷灰石发生非晶化的电子阻止本领阈值为Se≈5 keV/nm。鉴于含锕系元素的磷灰石晶体可能存在于富稀土核玻璃中，还采用995 MeV氙离子对分散于钠钙铝硼硅酸盐简化核玻璃中的硅酸钕磷灰石晶体进行深度约60微米的SHI辐照，以评估晶体膨胀可能导致的残余玻璃开裂情况。尽管玻璃陶瓷中的磷灰石晶体在SHI辐照下发生非晶化，但在玻璃相中（即使邻近最大晶体区域）也未观察到开裂现象，这可归因于SHI离子束诱导的塑性变形（蠕变）使玻璃产生应变弛豫。

    关键词： 非晶化、玻璃陶瓷、硅酸钕磷灰石、重离子辐照

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • Na<sub>2</sub>O-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-SiO<sub>2</sub>透明微晶玻璃的制备与表征

    摘要： 通过高温熔融淬火及后续热处理工艺，成功制备了含Na3.6Y1.8(PO4)3晶体的透明玻璃陶瓷，其前驱体玻璃组成为15Na2CO3-3Y2O3-45SiO2-31H3BO3-5.4P2O5-0.6Sb2O3（摩尔百分比）。系统研究了热处理的影响规律，采用差示扫描量热分析确定最佳热处理制度，理想热处理条件为650°C保温2小时。通过X射线衍射图谱和扫描电镜图像的系统分析表明，Na3.6Y1.8(PO4)3晶体均匀析出于玻璃基体中。通过FTIR光谱对比分析了前驱体玻璃与玻璃陶瓷的微观结构特征，证实玻璃陶瓷中形成了磷酸盐基团。测量了玻璃陶瓷样品的折射率，在可见光区域其透光率高达85%，并探讨了样品折射率与透光率的关系。

    关键词： Na3.6Y1.8(PO4)3，玻璃陶瓷，制备，透明

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 太阳光模拟器激发下Yb3?-Cr3?共掺KZnF?玻璃陶瓷的近红外发射增强

    摘要： 通过熔铸玻璃样品的热处理制备了含KZnF3纳米晶的Cr3+-Yb3+共掺块体微晶玻璃，并采用X射线衍射和透射电子显微镜进行表征。通过测量光致发光光谱和荧光寿命研究了玻璃与微晶玻璃的发光特性。测量结果表明Cr3+和Yb3+离子主要赋存于KZnF3纳米晶中，当在450 nm激发时Cr3+离子吸收的能量能高效转移至Yb3+离子。与普通玻璃相比，在太阳模拟器λ~400–800 nm波长范围内激发时，Cr3+-Yb3+共掺微晶玻璃的近红外发射显著增强。结果表明这种Cr3+-Yb3+共掺KZnF3微晶玻璃为可见太阳光向近红外发射的光谱转换提供了理想材料，也是太阳能泵浦光纤激光器的新型增益介质。

    关键词： 纳米晶体、太阳能泵浦、玻璃陶瓷、近红外

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • Er3+/Yb3+共掺杂氧氟玻璃陶瓷的上转换发光性能

    摘要： 采用熔融淬冷法，以名义组分为52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Er2O3（摩尔百分比）制备了Er3+/Yb3+共掺玻璃陶瓷样品?；贘udd-Ofelt理论研究了其光谱特性，根据吸收光谱计算了谱线强度参数Ωλ（λ=2,4,6）。通过谱线强度参数计算了理论和实验振子强度，该玻璃陶瓷样品的均方根偏差（δrms）为4.28×10-6?；竦昧薊r3+的跃迁概率、衰变分支比和能级寿命等参数。制备样品中亚稳态能级4I13/2和4I11/2的寿命分别为11.64ms和13.61ms，适合作为上转换中间能级。Er3+/Yb3+共掺氧氟玻璃陶瓷样品中4I13/2→4I15/2的衰变分支比接近100%，可用于产生1543nm激光。在980nm二极管激光激发下，观察到549nm和（653,664）nm的上转换发光，分别对应Er3+：4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的辐射跃迁。根据上转换发射功率与980nm LD激光功率的关系，估算出Er3+/Yb3+共掺氧氟玻璃陶瓷样品跃迁过程中吸收的光子数分别为1.99和2.06，确定其跃迁过程为双光子吸收过程。

    关键词： 玻璃陶瓷，双光子吸收，上转换，Judd-Ofelt理论

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • SiO?-Li?O-K?O-MgO-CaO-Al?O?-P?O?体系中的含石英玻璃陶瓷

    摘要： 通过向多组分SiO?–Li?O–K?O–MgO–CaO–Al?O?–P?O?玻璃体系中添加P?O?，研究了石英的体积结晶现象。从母体玻璃出发，通过受控结晶制备出以石英为主晶相、锂辉石（Li?Si?O?）为少量晶相的微晶玻璃。根据Rietveld精修法的定量晶相分析，随着P?O?含量增加，少量Li?Si?O?相的质量分数降低，而石英相的比例升高。扫描电子显微镜显示，板条状Li?Si?O?嵌于近球形石英晶体基质中，形成互锁微观结构。该微晶玻璃具有良好可加工性，平均双轴抗弯强度约300 MPa，断裂韧性约2.0 MPa·m?·?。其平均热膨胀系数≥13.6×10?? K?1，与低石英晶体的报道值接近?；诔９娌Ａ壑朴爰庸ぜ际醯囊咨裕岷嫌乓斓牧ρ?、光学及加工性能，使该材料适用于口腔修复领域。

    关键词： 成核、二硅酸锂、低石英、玻璃陶瓷、石英

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 掺杂Tb3+的含YF3纳米晶透明氧氟玻璃陶瓷的增强发光性能

    摘要： 通过传统熔融淬火工艺结合适当热处理，成功制备了含YF3纳米晶的Tb3+掺杂透明氧氟玻璃陶瓷(GC)。系统研究了合成材料的微观结构、发光及光学性能。XRD和TEM确认GC540玻璃相中析出平均粒径约20nm的YF3纳米晶。与原始玻璃(PG)相比，Tb3+掺杂GC在紫外和X射线激发下545nm(5D4→7F5)发射强度显著增强且荧光寿命更长。证实Tb3+优先富集于低声子能量的析出YF3纳米晶中能有效抑制非辐射跃迁。结果表明此类Tb3+掺杂YF3玻璃陶瓷可作为新型X射线闪烁材料用于慢事件探测。

    关键词： X射线激发发光光谱、发光性能、YF3、玻璃陶瓷

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 掺钛锆复合晶核剂制备的镍掺杂镁铝硅酸盐微晶玻璃的结构转变与宽带近红外发光光谱特性

    摘要： Ni:MgAl2O4尖晶石随着温度升高表现出可逆的随机Ni2?位点重分布。为探究热处理引发的结构演变对TiO?-ZrO?混合晶核剂制备的NiO掺杂镁铝硅酸盐微晶玻璃中发光中心性质的影响，研究团队对初始玻璃在不同温升/温降热处理过程中的光谱特性进行了详细分析，并辅以XRD和拉曼光谱检测。初始玻璃呈X射线非晶态，其光学吸收谱主要由[5]Ni2?位点（含少量[4]Ni2?）贡献。在800°C热处理时出现约4nm的晶核催化剂ZrTiO?晶体，此时Ni2?离子吸收谱基本保持不变。当温度升至850°C时，约6nm的尖晶石晶体析出，伴随产生中心波长1330nm、带宽380nm的近红外宽带发光。950°C时，随温度升高的[6]Ni2?位点重分布导致其吸收带强度轻微减弱。虽然[6]Ni2?发光中心数量减少，但由于尖晶石晶体尺寸增大，发光强度并未降低。后续低温热处理未引起尖晶石晶体中[6]Ni2?位点间的优势重分布，但低温热处理后发光强度的提升与额外尖晶石晶化过程相关。

    关键词： 玻璃陶瓷、发光、尖晶石、热处理、镍、吸收

    更新于2025-09-23 15:21:21