1 西安电子科技大学 光电工程学院，陕西 西安 710071
2 国防科技大学 电子对抗学院 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230000
在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时，研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时，这种近似一般不会带来太大偏差；而当脉宽达到纳秒量级时，Nd:YAG 晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型，并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明，在窄脉宽激光输出情形下，激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰，尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统，在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形，观察到与仿真结果一致的尾峰现象，实验验证了理论模型的正确性。
固体激光器 下能级寿命 Nd:YAG solid state laser lower level lifetime Nd:YAG
1 新疆师范大学物理与电子工程学院, 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学,矿物发光及其微结构重点实验室, 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学,新型光源与微纳光学实验室, 乌鲁木齐 830054
4 中国科学院新疆天文台, 乌鲁木齐 830011)
采用高温固相法制备了Li+、Bi3+掺杂Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体。用X射线衍射仪分析了合成粉体的微结构, 用场发射扫描电子显微镜观测了样品的形貌及 尺寸, 用紫外可见近红外荧光光谱仪分析了合成粉体的上转换发射光谱以及能级寿命。结果表明: Li+、Bi3+掺杂的Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体, 仍然保持Lu2O3立 方相结构。Li+或Bi3+掺杂后, 合成粉体的分散性更好, 颗粒更均匀, 且更加接近球形, Li+掺杂后粉体颗粒尺寸明显增加。用980 nm激发, 4%Li+或1.5% Bi3+ 掺杂后, 合成粉体中Ho3+的绿光光强分别提高了约3.9倍、2.8倍。随着Li+浓度的增加, 合成粉体中Ho3+的5S2能级寿命先增加后减小; 随着Bi3+浓度的增加, 合成粉体中Ho3+的5S2能级寿命逐渐减小。
Li+、Bi3+掺杂 Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体 发光性质 能级寿命 Li+, Bi3+ doping Lu2O3∶Ho3+, Yb3+powder luminescence property energy level lifetime
1 新疆师范大学 物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学 矿物发光及其微结构重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范高等专科学校(新疆教育学院), 新疆 乌鲁木齐 830043
用高温固相法制备了YAG:5%Dy3+以及(Ce0.01DyyY0.99-y)3A15O12 (y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明, NH4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较, 添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度, 有效阻止中间相YAlO3的形成。H3BO3做助熔剂在1 450 ℃煅烧6 h制备的Dy3+和Ce3+掺杂Y3Al5O12荧光粉具有单一YAG立方相结构, 且随Dy3+掺杂浓度增加, (420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下; 与单掺1%Ce3+样品比较, Ce3+与Dy3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy3+样品比较, Ce3+与Dy3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下, 随Dy3+掺杂浓度增加, Ce3+与Dy3+共掺样品中Ce3+在526 nm处的发射强度逐渐减小, 而在583 nm处的发射强度先增加后减弱, 这说明351 nm激发下, Ce3+与Dy3+共掺样品中存在Ce3+向Dy3+的部分能量传递。465 nm激发下, Ce3+与Dy3+共掺杂样品中只出现Ce3+的发射峰, 且随Dy3+浓度增加, Ce3+发光减弱。当Dy3+离子浓度为3%时, Ce3+与Dy3+共掺样品中Dy3+相对光强达到最大, 此时Ce3+→Dy3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下, 随Dy3+掺杂浓度增加, 合成粉体中Ce3+的寿命逐渐减小。经计算, Ce3+→Dy3+能量传递临界距离为3.464 nm, 为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。
Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12 发光性质 能量传递 能级寿命 多极相互作用 Dy3+ and Ce3+ co-doped Y3Al5O12 luminescence properties energy transfer energy level lifetime multipolar interaction
1 新疆师范大学 物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学 矿物发光及其微结构重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学 新型光源与微纳光学重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
4 新疆师范高等专科学校(新疆教育学院), 新疆 乌鲁木齐 830043
采用微波加热固相法合成了Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行表征, 通过荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行检测和分析。结果表明, Mg2+、Zn2+、Eu3+掺杂CaWO4不影响CaWO4基质的四方晶相。395 nm激发下, 与CaWO4∶2%Eu3+样品比较, 分别掺杂0.5%的Mg2+或Zn2+的样品发光强度提高了1.3倍和2.1倍; 与3%Mg2+或3%Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3粉体发光比较, 当Eu3+浓度增加为3%时, 粉体的发光强度分别提高了7.3倍和14.8倍; 与CaWO4∶3%Eu3+样品比较, 3%的Mg2+或Zn2+掺杂后的样品光强分别提高了1.2倍和1.3倍。262 nm比395 nm激发同一样品的Eu3+的5D0能级寿命有所增加。与单掺2%Eu3+样品比较, 随着Mg2+或Zn2+掺杂浓度增加, 样品荧光寿命先增加后减小。同样激发波长下, 与Mg2+或Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3+样品荧光寿命相比, Eu3+浓度增加为3%时, 样品的荧光寿命明显变短。
微波加热固相法 Mg2+/Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+ 发光性质 能级寿命 microwave-assisted heating solid state reaction me Mg2+/Zn2+ co-doped CaWO4∶Eu3+ luminescent properties energy level lifetime
1 新疆师范大学物理系, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学矿物发光及其微结构重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学理论物理自治区重点学科, 新疆 乌鲁木齐 830054
用沉淀法制备(Eu0.045Li3xLuy)2O3纳米晶，通过测量样品的X 射线衍射谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜图像和透射电子显微镜图像分析其微观结构与形貌，测量样品的激发谱、发射谱及发光衰减曲线来分析发光特性。研究合成条件中沉淀剂、助熔剂、温度、退火条件等因素对(Eu0.045Li3xLuy)2O3 纳米晶微结构、发光特性、荧光衰减及能级寿命的影响。实验表明，氨水沉淀下，合成前驱粉中加入碳酸锂，1000 ℃活性炭中退火获得的(Eu0.045Li3x=0.015Luy=0.94)2O3纳米晶，比相同条件不加碳酸锂的样品发光强度提高约2倍；比800 ℃空气中退火的(Eu0.045Lu0.955)2O3纳米晶发光强度提高约4倍。
材料 (Eu0.045Li3xLuy)< 发光特性 荧光衰减 能级寿命
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北 武汉 430071
2 中国科学院原子频标重点实验室,湖北 武汉 430071
3 中国科学院研究生院,北京 100049
Ba原子是光频标的候选者之一,对其进行有效的激光冷却与囚禁需要相关能级的 寿命和跃迁几率的信息。 Ba原子激发态6s6p3P1 能级在激光冷却实验中很重要,通过Hanle效应实验测量了这一能级的寿命和自发辐射率, 从理论和实验上研究了探测激光有限线宽和光强对Ba原子基态6s2 1S0 与激发态6s6p3P1 之间跃迁(波长791 nm) Hanle效应荧光信号的影响。在考虑了激光线宽和光强因素后所得到的激发态6s6p3P1 的能级寿命和自发辐射率 与其他方法给出的结果符合很好。
光谱学 能级寿命 Hanle效应 线宽 Ba原子 原子频标 spectroscopy lifetime Hanle effect linewidth Ba atoms optical atomic clock
1 中国科学院时间频率基准重点实验室, 国家授时中心, 陕西 西安 710600
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
本文结合TOF法和吸收光谱测量技术,利用连续光场测定了锶原子亚稳态能级的寿命。实验中,利用689 nm激光连续泵浦基态锶原子至5s5p3P1亚稳态能级,然后在距泵浦区域不同距离处观测处于5s5p3P1态的原子对688 nm探测光的吸收强度,得到锶原子5s5p3P1态的能级寿命,我们利用TOF法实验得到的能级寿命为21.9±0.8 μs。本文给出的方法具备实验装置简单的优点,同时可获得较高的测量精度。
原子分子物理 能级寿命 亚稳态 跃迁几率 atomic and molecular physics energy level lifetime metastable states transition probability
吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春130012
采用微乳液法制备了LaF3∶Er,Yb纳米颗粒, 在有机-无机杂化材料中有良好的溶解性, 掺杂质量比可达到50%。通过TEM观察到纳米颗粒的粒径为6~10 nm;XRD的测试结果表明材料中形成了LaF3六方晶体结构;荧光发射谱的测试表明纳米颗粒的荧光半峰全宽为79 nm;通过时间相关单光子计数法测得铒离子4I13/2能级的寿命为100 μs。结合半导体工艺, 制备了嵌入条形结构的平面光波导放大器, 在信号光(1 550 nm)功率为0.2 mW, 泵浦光(980 nm)功率为188 mW的条件下, 在1.9 cm的样品上得到了3.2 dB的相对增益;同时分析了散射损耗随颗粒大小的变化关系。
Yb纳米颗粒 光波导放大器 能级寿命 相对增益 LaF3∶Er LaF3∶Er Yb nanoparticle waveguide amplifier relative gain lifetime
1 浙江理工大学 物理系光电材料与器件中心,浙江 杭州 310018
2 四川大学 原子分子物理研究所,四川 成都 610065
根据扩展的全相对论多组态 Dirac-Fock理论,采用“多功能相对论原子结构程序GRASP2(General-Purpose Relativistic Atomic Structure Program 2,1992),考虑量子电动力学(QED)效应和Breit修正,结合惯性约束聚变(ICF)实验室等离子体中已经观察到的激光照射Au元素所产生的一些多重电荷态离子的外壳层共振线跃迁光谱,选取重要的电子组态,计算激光金等离子体中类镓Au48+离子的光谱跃迁波长、能级寿命和能级宽度。计算所得波长值与实验值符合较好,能级寿命与能级宽度的大小关系符合海森堡的能量与时间测不准原理。计算结果对金等离子体中的离子平均寿命、电荷态分布和平均电离度的研究具有一定的参考价值。
测量 等离子体物理 跃迁波长 能级寿命 能级宽度
