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高效绿色发光Ca2GdZr2Al3O12:Ce3+,Tb3+荧光粉用于近紫外泵浦高显色性暖白光LED
摘要： 本工作采用传统固相法制备了新型高效的Ce3?/Tb3?共掺杂Ca?GdZr?Al?O??（CGZA）绿色发光荧光粉。系统研究了样品的物相纯度、晶体结构、形貌、光致发光性能、内量子效率（IQE）及热稳定性。结果表明：单掺Ce3?的CGZA荧光粉发射光谱与单掺Tb3?的激发光谱存在明显重叠，且Ce3?/Tb3?共掺样品中存在高效的Ce3?→Tb3?能量传递，其机制源于偶极-偶极相互作用。CGZA:Ce3?,Tb3?荧光粉在370-470 nm波长范围呈现宽激发带（峰值408 nm对应Ce3?离子自旋允许的4f-5d跃迁）。在408 nm近紫外激发下，组分优化的CGZA:0.02Ce3?,0.8Tb3?样品展现出Tb3?离子5D?→7FJ（J=6-0）跃迁产生的485、543、591、629、643、663和679 nm尖锐窄线发射，内量子效率达51%。最终以该绿色荧光粉、商用BaMgAl??O??:Eu2?蓝色荧光粉及CaAlSiN?:Eu2?红色荧光粉制备白光LED器件，在300 mA驱动电流下获得相关色温3969 K的低色温暖白光，显色指数高达Ra=91.2。本研究为近紫外LED基暖白光高效颜色转换材料的设计制备提供了新思路。
关键词： 石榴石、Ce3?离子、白光LED、荧光粉、Tb3?离子、光致发光
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年IEEE欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019年6月23-27日)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 掺杂Tb<sup>3+</sup>、Pr<sup>3+</sup>和Yb<sup>3+</sup>的活性介质中Ho<sup>3+</sup>离子的光谱发光特性及其在中红外激光器开发中的应用
摘要： 工作于中红外波段（特别是3微米波长）的激光器因其在大气监测、医疗手术、遥感和科学研究中的广泛应用而备受关注。此类激光器可作为光学参量振荡器及向更长红外波段转换的高效优质辐射源。掺杂Ho3?离子的激光活性介质是实现该光谱范围辐射的研究热点。然而由于缺乏能高效泵浦Ho3?离子的商业化激光二极管，在Ho3?离子5I6→5I7能级跃迁处实现激光辐射仍是复杂课题。 已知Yb3?离子是多种激光活性晶体中Ho3?离子的高效敏化剂。通过Yb3?向Ho3?的能量传递方案，已在闪光灯泵浦的Cr:Yb:Ho:YSGG和Cr:Yb:Ho:Eu:YAP激光器[1,2]以及二极管泵浦的Ho:Yb:GGG和Ho:Yb:YSGG激光器[3]中实现。此外，5I6→5I7跃迁属于"自终止"过程——其下能级5I7的荧光寿命显著长于上能级5I6。通过共掺Tb3?或Pr3?离子可加速下能级退激过程。 采用布里奇曼法生长了掺杂Ho3?、Yb3?、Tb3?、Pr3?离子的CaF?晶体系列，同时通过激光加热基座法成功制备了掺杂相同离子的Gd?O?、Y?O?单晶光纤。Yb:Ho:Gd?O?和Yb:Ho:Pr:Gd?O?晶体的吸收光谱显示：Yb3?掺杂增强了850-1050nm波段的吸收系数，使该介质适合商用激光二极管高效泵浦。 在共掺Tb3?和Pr3?离子的CaF?晶体中研究了Ho3?离子5I6和5I7能级的荧光寿命。发现共掺杂能有效耗尽Ho3?离子下能级5I7，同时对上能级5I6影响甚微（表1）。下能级寿命从Yb:Ho:CaF?晶体的17.5ms缩短至Yb:Ho:Tb:CaF?的0.75ms。在Yb3?:Ho3?:Pr3?:Gd?O?和Yb3?:Ho3?:Tb3?:Gd?O?单晶光纤中也观察到下能级5I7的退激效应——分别共掺0.5at.% Pr3?和0.5at.% Tb3?离子后，其寿命从8.25ms降至1.04ms和0.67ms。 本研究首次在Gd?O?、Y?O?单晶光纤中验证了Yb3?、Tb3?或Pr3?与Ho3?共掺对增强~2.8-3μm波长处5I6→5I7跃迁激光性能的效果。结果表明：Yb3?:Ho3?:Tb3?:Gd?O?单晶光纤和CaF?:Yb3?:Ho3?:Tb3?晶体是开发2.8-3μm波长紧凑型LD泵浦激光器的理想介质。
关键词： Pr3?离子、Tb3?离子、中红外激光、荧光寿命、激光活性介质、Ho3?离子、Yb3?离子
更新于2025-09-11 14:15:04