近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，提出一種基于Pr3+/Ce3+摻雜硅酸鹽作為紅光激光材料的新方案，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《美國(guó)陶瓷協(xié)會(huì)》(Journal of the American Ceramic Society)。

目前，Pr3+離子摻雜可見(jiàn)光光纖在顯示技術(shù)、可見(jiàn)光通信和激光醫(yī)療領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用潛力。然而，由于Pr3+離子在大部分氧化物基質(zhì)中5d能級(jí)位置比較低，在藍(lán)光激發(fā)下容易發(fā)生多光子吸收（到達(dá)Pr3+：4f15d1）而進(jìn)一步失去電子，導(dǎo)致光子暗化。尋找光暗化的解決方案是科研人員研究的方向和重點(diǎn)。

Ce3+離子與Pr3+離子在4f5d能級(jí)上的能量傳遞示意圖

 

研究團(tuán)隊(duì)提出一種Pr3+/Ce3+共摻硅酸鹽玻璃實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率、暗化抑制特性和機(jī)械性能以及制備工藝成熟的激光基質(zhì)材料的新方案。一方面，采用成熟的工藝，成功制備出光學(xué)性能好、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的稀土摻雜硅酸鹽玻璃光纖。另一方面，利用Ce3+離子與Pr3+離子在4f5d能級(jí)上的能量傳遞，克服了Pr3+在藍(lán)光激發(fā)下暗化的難題，大大增強(qiáng)了其可見(jiàn)光發(fā)光效率，其暗化效應(yīng)被抑制了93%以上。同時(shí)，Ce離子的引入還能利用其變價(jià)的特點(diǎn)，通過(guò)抑制空穴電子中心的形成，達(dá)到提升可見(jiàn)激光光纖的耐輻照性能。

 

相關(guān)研究得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)際科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目、上海市科委、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際（地區(qū)）合作交流項(xiàng)目、中科院國(guó)際人才計(jì)劃的支持。

 

原文鏈接：https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.18318