【摘要】：光波導(dǎo)是利用全反射原理引導(dǎo)光傳輸?shù)慕橘|(zhì)波導(dǎo),由于其傳輸速率高、容量大、損耗低以及抗干擾能力強(qiáng),已為通信領(lǐng)域帶來(lái)了翻天覆地的變化。微納米波導(dǎo)可以將光限制在很小的微腔內(nèi)并可以形成高度局域的光場(chǎng),近些年來(lái)隨著微納技術(shù)的發(fā)展,使得光波導(dǎo)器件在芯片上的集成成為可能。高品質(zhì)光波導(dǎo)的重要性不言而喻,基于有機(jī)分子和半導(dǎo)體等光波導(dǎo)器件的激發(fā)光大都位于紫外區(qū)域,遠(yuǎn)程傳輸性能較低、生物穿透能力弱、同時(shí)材料穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)都限制了光波導(dǎo)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。稀土摻雜發(fā)光材料具有譜線銳、譜帶豐富、壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的發(fā)光性能,而且近紅外波段的激發(fā)源有望解決傳統(tǒng)光波導(dǎo)材料遇到的問(wèn)題。相對(duì)于一維結(jié)構(gòu),三維光波導(dǎo)具有更多可調(diào)節(jié)的激發(fā)與發(fā)射模式,并有利于波導(dǎo)效應(yīng)深入研究和分析。本論文將開(kāi)展稀土摻雜發(fā)光三維波導(dǎo)的研究,主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)水熱法合成了皇冠狀NaYF4:Yb3+/Er3+微米波導(dǎo),在近紅外光的激發(fā)下,研究其空間發(fā)射的特性。利用共聚焦顯微系統(tǒng)下搭建的傅里葉成像系統(tǒng),我們得到角空間發(fā)射的傅里葉圖像,通過(guò)對(duì)其傅里葉圖像的分析得到了三維空間內(nèi)熒光信號(hào)的空間發(fā)射角度并確定了其發(fā)射的定向性,通過(guò)改變激發(fā)模式,研究了角發(fā)射模式的多樣性。(2)通過(guò)幾何光學(xué)模擬的方法系統(tǒng)分析了熒光發(fā)射圖像形成過(guò)程中波導(dǎo)效應(yīng)的作用方式。發(fā)現(xiàn)了激發(fā)光源的穿透深度、聚焦位置都會(huì)對(duì)其波導(dǎo)模式產(chǎn)生影響,并通過(guò)模擬得到了具體的熒光波導(dǎo)傳輸發(fā)射模式,最后將熒光發(fā)射和傅里葉圖像的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,深化了對(duì)稀土摻雜微納光波導(dǎo)上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射的理解。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN252
【圖文】：

１．１．１稀土元素的電子、能級(jí)結(jié)構(gòu)和光譜項(xiàng)逡逑稀土元素包括了元素周期表中第ＩＩＩＢ族中鈧、釔和鑭系１５種元素共計(jì)１７種逡逑元素。如圖１．１所示為稀土元素在元素周期表中的位置：逡逑Ｍ邋？］邐｜２邋Ｈｃｊ逡逑丨氯邐丨氮逡逑３邋Ｕ邋４邋Ｂｅ邐５Ｂ６Ｃ７Ｎ８Ｏ９ＦＩ０Ｎｃ逡逑Ｉ邐ｇ邐１１邐ｊｇ邐１邐１邐＾邐＾邐１邐１１邐＾邐Ｉ邐ｆＨ邐ＩＩ邐ｍ邐１逡逑ＩＩ邐Ｎａ邋１２邋Ｍｇ邐１３邋Ａ１邋１４邋Ｓｉ邋ＩＳ邋Ｐ邋１６邋Ｓ邋１７邋Ｇ邋１８邋Ａｒ逡逑鈉邐｜｜邐Ｉ邐八邐１邐＾邐１，邐ｇ邐１邐＾邐［Ｉ邐＾邐［Ｉ逡逑１９邋Ｋ邋２０邋Ｃａ邋ｆ＼邋Ｓ＾｜＞２邋Ｔｉ邋２３邋Ｖ邋｜２４邋Ｃｒ邋１１２５邋Ｖｌｎ邋２６邋Ｆｃ邋１１２７邋Ｃｏ邋１１２８邋ｓＴＩ邋２９邋Ｃｕ邋卜０邋Ｚｎ邋丨－Ｍ邋Ｇａ邋｜｜；２邋Ｇｃ邋｜｜．”邋Ａｓ邋｜丨３４邋Ｓｃ邋卜５邋Ｂｒ邋丨卜邋Ｋｒ邋｜逡逑１邋ｉｆ邋１１邐＾邋｜Ｊ邋ｕ邋１１邋ｔａ邋１

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邐邋！邋＞ｌｒ邐Ｅ邋丨逡逑圖１．３上轉(zhuǎn)換示意圖：（ａ）激發(fā)態(tài)吸收示意（ｂ）能量傳遞上轉(zhuǎn)換示意（ｃ）光子雪崩逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ：邋（ａ）邋Ｅｘｃｉｔｅｄ邋ｓｔａｔｅ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；邋（ｂ）邋Ｅｎｅｒｇｙ邋ｔｒａｎｓｆｅｒ逡逑ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ；邋（ｃ）邋ｐｈｏｔｏｎ邋ａｖａｌａｎｃｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑圖１．３邋（ａ）為激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換，為上轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程中最基本的途徑，具體逡逑的躍遷過(guò)程是處于基態(tài)的發(fā)光中心離子吸收一個(gè)光子后到達(dá)處于亞穩(wěn)態(tài)的高能級(jí)，逡逑然后在入射光子能量與亞穩(wěn)態(tài)以及更高激發(fā)態(tài)能級(jí)相匹配，亞穩(wěn)態(tài)就會(huì)再次吸收逡逑一個(gè)光子到達(dá)更高的能級(jí)，隨后高能級(jí)激發(fā)態(tài)發(fā)射出一個(gè)光子躍遷到基態(tài)，從而逡逑實(shí)現(xiàn)了低能光子激發(fā)實(shí)現(xiàn)高能光子發(fā)射的反斯托克斯發(fā)光。當(dāng)然處于高能級(jí)的發(fā)逡逑光中心也可以繼續(xù)吸收符合能級(jí)能量匹配的第三個(gè)光子達(dá)到更高的能級(jí)，但是激逡逑發(fā)效率會(huì)更低而且需要亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的壽命足夠長(zhǎng)。激發(fā)態(tài)吸收過(guò)程也是上轉(zhuǎn)換發(fā)逡逑光研究過(guò)程中最常見(jiàn)的過(guò)程，通常需具備三個(gè)條件：高激發(fā)功率；能級(jí)匹配；中逡逑間態(tài)能級(jí)壽命長(zhǎng)。圖１．３邋（ｂ）為能量傳遞上轉(zhuǎn)換過(guò)程，具體過(guò)程是：在發(fā)光中心逡逑引入敏化劑離子

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本文編號(hào)：2752666