近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室選擇ZBLAN基質，通過Dy³⁺共摻雜，顯著提高了Tb³⁺的發光。同時，結合全面的光學性能測試，研究了Dy³⁺與Tb³⁺之間的能量傳遞機制。相關研究成果發表在Journal of Luminescence上。

　　可見光激光尤其是綠光波段，因其具有人眼敏感、水中穿透能力較強等特點，在激光醫療、海底探測、金屬加工等方面具有重要應用。其中，Tb³⁺離子因具有相對簡單的能級結構，成為綠光發射潛在的激活離子，但其藍紫光區域吸收截面較低，這限制了其高功率激光輸出。因此，提高Tb³⁺離子在藍紫光區域的吸收截面、增強其綠光發射強度，對實現其大功率輸出具有關鍵意義。此外，共摻敏化離子作為一種能夠有效增強目標離子發光強度的途徑，獲得學界青睞。已有研究表明，Dy³⁺可有效增強Tb3+的發光。但以往的研究都聚焦于氧化物玻璃基質，對于氟化物玻璃基質尚未有相關報道。目前報道的成功實現可見光激光輸出都集中于氟化物基質，因此，研究Dy³⁺離子在氟化物基質中對Tb³⁺的敏化作用具有重要意義。

　　該研究發現，共摻Dy³⁺離子不僅能夠提高氟化物玻璃的抗析晶能力，同時可顯著增強Tb³⁺離子的發光。具體來說，Dy³⁺到Tb³⁺的能量傳遞效率可達27.41%，且Tb³⁺:Dy³⁺離子的最佳比為2:0.5，在該濃度比以及最佳激發波長350 nm下，發光比摻雜同等Tb³⁺離子濃度增強1.5倍。此外，該研究還表明，在氟化物基質中，存在較明顯的Tb³⁺到Dy³⁺的反向傳遞過程。詳細的能量傳遞機制如下圖所示。

　　研究工作獲得國家自然科學基金等的支持。

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能量傳遞機制