Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-4 结果与讨论(4)

为了进一步说明Tm³⁺,Yb³⁺共掺CaWO₄中的能量传递和上转换发光机制,图5给出了Tm³⁺,Yb³⁺的能级结构.由于Yb³⁺对980nm的激光有强烈吸收,所以当Yb³⁺与Tm³⁺共掺时,Yb³⁺可以将能量传递给Tm³⁺,起到敏化剂的作用,从而增强Tm³⁺的上转换发光.具体的上转换过程如下:在980nm激光器的抽运下,首先Yb³⁺吸收一个980nm的光子发生²F_7/2→²F_5/2的跃迁,处于激发态的Yb³⁺将能量转移给基态Tm³⁺的³H₆能级使其跃迁至³H₅能级.由于Yb³⁺的²F_5/2能级和Tm³⁺的³H₅能级能量并不完全匹配,所以Yb³⁺向Tm³⁺的能量传递过程需要在声子的辅助下完成.处于³H₅能级的Tm³⁺非辐射弛豫到³F₄能级,而在³F₄能级的Tm³⁺可以继续从Yb³⁺获得能量跃迁至更高的³F_2,3,这时³F_2,3上的离子一部分完成³F₂→³H₆和³F₃→³H₆跃迁,发出689和705nm的红光,此为2光子吸收过程.另一部分³F_2,3上的Tm³⁺也可以非辐射弛豫到低的能级³H₄.此外在³H₄能级的Tm³⁺也能继续从Yb³⁺获得能量从而被激发到更高的¹G₄能级,这样通过吸收3个光子后¹G₄→³H₆蓝色跃迁(477nm)和¹G₄→³F₄红色跃迁(749nm)就产生了.但是对于689和705nm的红光,根据双对数曲线拟合得到的2.42和2.38,我们认为这部分的上转换机制应该来自两部分,一部分是前面所说的两光子过程,而另外一部分为3光子过程,即通过3次能量传递跃迁到¹G₄上的离子非辐射弛豫到³F_2,3能级,完成³F₂→³H₆和³F₃→³H₆的跃迁.




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