最新刊期
      2021年第42卷第1期

        封面文章

      • Nb5+、Sm3+共掺杂YTaO4的长余辉发光性质

        王洪杰, 韩蒙, 朱重阳, 张粟, 庞然, 姜丽宏, 李成宇
        2021, 42(1): 1-9. DOI: 10.37188/CJL.20200221
        摘要：采用高温固相法合成了Nb5+、Sm3+共掺杂YTaO4长余辉发光材料，通过X射线粉末衍射（XRD）、稳态荧光光谱、漫反射光谱和热释光曲线等多种表征手段研究了材料的结构、荧光和长余辉发光特性。XRD结果表明，共掺杂Nb5+和Sm3+没有引起YTaO4晶体结构的改变。光谱分析表明，共掺Nb5+不仅可大幅提高YTaO4中Sm3+的长余辉发光强度，而且可实现长余辉发光颜色的调控。对Sm3+和Nb5+共掺杂调控长余辉发光特性的机理也进行了分析。  
        关键词：过渡金属复合氧化物;长余辉;Nb5+;Ta5+;颜色可调   
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        更新时间：2021-01-12

        特邀综述

      • 太阳光直接泵浦固体激光器研究进展

        袁明星, 周天元, 周伟, 李延彬, 侯晨, 郗晓倩, 单迎双, 马跃龙, 张乐, 陈浩
        2021, 42(1): 10-27. DOI: 10.37188/CJL.20200262
        摘要：太阳光直接泵浦固体激光器相对于传统二极管泵浦激光器具有能耗低、效率高等优势，在大气传感、深空通信及国防安全等重要领域具有极大的应用潜力，战略意义重大。本文综述了太阳光直接泵浦固体激光器的阳光收集光学系统、增益介质及泵浦系统设计的国内外研究进展，揭示了其与激光输出质量及光转化效率提升的定向关联。提出在太阳光直接泵浦固体激光器发展中，高汇聚效率及高功率的激光输出是核心研究目标，而高品质增益介质是实现上述目标的关键所在。最后，展望了太阳光直接泵浦固体激光器的未来发展趋势。  
        关键词：太阳光直接泵浦;固体激光器;阳光收集光学系统;增益介质;泵浦系统   
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        更新时间：2021-01-12

        材料合成及性能

      • 微量MgO掺杂对GAGG：Ce晶体光学和闪烁性能的影响

        祁强, 孟猛, 丁栋舟, 赵书文, 施俊杰, 任国浩
        2021, 42(1): 28-36. DOI: 10.37188/CJL.20200331
        摘要：共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一，本文采用提拉法生长了GAGG：Ce和GAGG：Ce，0.1% Mg晶体。通过测试硬度、透过率、X射线激发发射（XEL）谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG：Ce光学及闪烁性能的影响。GAGG：Ce和GAGG：Ce，Mg的维氏硬度平均值分别为1 430 kg/mm2和1 420.4 kg/mm2，表明Mg2+的掺杂几乎没有对GAGG：Ce的硬度产生影响。XEL谱结果表明，共掺杂Mg2+后GAGG：Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm，但5d1→2F5/2及5d1→2F7/2发射峰红移了12~24 nm，Mg2+的引入可能改变了Ce3+的5d1激发态向2F5/2和2F7/2跃迁几率分布。通过共掺杂Mg2+，发现尽管光产额由5.8×108 lx/MeV（58 000 ph/MeV）降低为4.15×108 lx/MeV（41 500 ph/MeV），但GAGG：Ce，Mg符合时间分辨率得到了显著改善，达146 ps。此外，比较不同尺寸样品的光产额，发现GAGG：Ce，Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG：Ce。以上结果表明，微量MgO掺杂是优化GAGG：Ce晶体闪烁性能的有效途径。  
        关键词：镓铝酸钆石榴石;共掺杂;光产额;时间分辨率;闪烁性能   
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        更新时间：2021-01-12

      • Tm3+/Ho3+共掺含BaF2纳米晶氟硅酸盐玻璃陶瓷2 μm发光性能

        傅燕青, 康世亮, 关尚升, 郭跃琪, 陈旦, 刘雪云, 徐铁峰, 林常规
        2021, 42(1): 37-43. DOI: 10.37188/CJL.20200310
        摘要：由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用，2.0 μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF2纳米晶、Tm3+离子单掺及Ho3+/Tm3+共掺的85SiO2-7.5KF-7.5BaF2（SKB）玻璃陶瓷，表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0 μm处的发光性能，得到了实验过程中Ho3+/Tm3+的最佳掺杂浓度。结果发现，Ho2O3、Tm2O3掺杂浓度均为1.0%时，2.0 μm处Ho3+：5I7→5I8发射峰强度达到最大，并对Ho3+和Tm3+之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明，Tm3+/Ho3+共掺的BaF2纳米晶SiO2-KF-BaF2玻璃陶瓷有望成为2.0 μm波段中红外固体激光器的增益基质。  
        关键词：硅酸盐玻璃;稀土离子掺杂;2.0 μm发光;BaF2;中红外发光   
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        更新时间：2021-01-12

      • 基于单苯环荧光团的荧光变色墨水

        毛海香, 王飚, 丁彬彬, 郭敏杰, 樊志, 李盛华, 崔晶
        2021, 42(1): 44-52. DOI: 10.37188/CJL.20200280
        摘要：以丁二酸二丁酯为原料，经过缩合、氨化、芳构化合成了单苯环荧光化合物2，5-二氨基-1，4-苯二甲酸丁酯2a。溶液中化合物2a的最大荧光发射峰变化范围为60 nm，即从正己烷中的514 nm到乙二醇中的574 nm。化合物2a在固态下经紫外光照射可发出黄色荧光，其最大发射波长为558 nm，荧光量子产率（Ф）为0.28。采用氯甲酸-2，2，2-三氯乙酯（TrocCl）将化合物2a的氨基酰化可得到单酰胺化产物化合物2b，固态下可发出绿色荧光，其最大荧光发射峰位于493 nm，Ф为0.13；进一步酰化可得到双酰胺化产物化合物2c，固态下可发出蓝色荧光，其最大荧光发射波长467 nm，Ф为0.79。这一过程可以在本色纸上原位完成，进而实现荧光三色转变。即将化合物2a溶液书写于纸张上可获得黄色荧光字样，在其上涂写不同浓度的TrocCl溶液可将纸张上的化合物2a转化为化合物2b和2c，从而使字体的发光颜色变为绿色和蓝色。  
        关键词：固态荧光;变色调控;二氨基对苯二甲酸酯;溶致变色   
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        更新时间：2021-01-12

      • 氮、磷掺杂碳点的合成及在Pd2+传感中的应用

        鲁诗言, 于淑娟, 陈国全, 朱永飞
        2021, 42(1): 53-60. DOI: 10.37188/CJL.20200309
        摘要：以间苯二胺和磷酸为原料，采用水热法合成了一种高荧光量子产率（67.53%）的氮、磷掺杂碳点（N，P-CDs），对其合成条件（反应时间和温度）进行了优化。采用红外光谱、紫外吸收光谱、荧光光谱、光电子能谱对N，P-CDs的结构和光学性能进行了表征，并用透射电镜对其形貌进行了观察。结果显示N，P-CDs呈球形，平均粒径约为7.5 nm，在365 nm紫外光激发下发出亮绿色荧光，最大激发与发射波长分别为442 nm和515 nm。将N，P-CDs应用于金属离子检测中，发现其对Pd2+具有良好的选择性，检测限为0.995 μmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命的测定研究了Pd2+对N，P-CDs的荧光猝灭机制，结果表明猝灭机制为静态猝灭，分析是因为Pd2+与N，P-CDs形成了复合物。  
        关键词：间苯二胺;荧光碳点;离子检测;Pd2+传感器   
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        更新时间：2021-01-12

      • MAPbBr3与MAPbBr3/(OA)2PbBr4核壳材料的尺寸效应和发光特性

        陈梦珍, 孙静, 王中阳
        2021, 42(1): 61-72. DOI: 10.37188/CJL.20200286
        摘要：利用配体辅助共沉淀法和超高速离心分别制得了3种不同尺寸的甲胺溴化铅MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/（OA）2PbBr4（辛胺溴化铅）纳米颗粒，并对其形貌结构和发光性能进行了表征。紫外-可见吸收光谱和室温荧光（PL）光谱测试表明，因量子局限效应，MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/（OA）2PbBr4纳米颗粒都表现出明显的尺寸依赖带隙蓝移。低温PL光谱表明，壳层对MAPbBr3纳米颗粒的相变有抑制作用，声子能量随尺寸增大而增大，但与MAPbBr3相比，核壳结构的声子能量整体较小。时间分辨PL光谱研究表明，MAPbBr3纳米颗粒PL衰减呈双指数衰减，随着尺寸增大，短寿命从1.18 ns增大到1.55 ns，长寿命从4.49 ns增大到9.63 ns。而核壳结构中，由于壳层对核表面缺陷强的钝化，PL几乎呈单指数衰减，且随尺寸增大，寿命从7.34 ns增大到17.36 ns，明显高于MAPbBr3纳米颗粒长寿命。本文对提高MAPbBr3发光稳定性和实现高性能器件具有重要指导意义。  
        关键词：钙钛矿;尺寸效应;核壳结构;发光性能   
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        更新时间：2021-01-12

      • 硅量子点的控制合成、表征及对Cu2+的高灵敏传感

        刘振平, 庞钶靖, 姜容, 甘芳瑗, 夏明星, 聂青玉
        2021, 42(1): 73-82. DOI: 10.37188/CJL.20200292
        摘要：通过一步无溶剂法合成了具有较好发光稳定性和水溶性的硅量子点（Silicon quantum dots，Si-QDs），并利用透射电镜（TEM）、红外吸收光谱（IR）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和荧光光谱等手段对其进行了表征。试验发现，Si-QDs在378 nm的激发光照射下，可产生峰值位于468 nm的宽带发光；在水溶液中，添加适量Cu2+可对Si-QDs的发光产生静态猝灭。利用荧光信号猝灭程度与Cu2+浓度之间稳定的相关性可实现对Cu2+的定量检测。优化条件下，Si-QDs荧光强度变化与Cu2+浓度在16.7~1 670 nmol·L-1范围内呈稳定的线性相关性，（F0－F）/F0=0.18808lnC（Cu2+）－0.41377（R2=0.998），检出限低至4.7 nmol·L-1（S/N=3）。对多种实际水样品做了加标回收率试验，回收率介于89.47%~106.75%之间。本研究制备的Si-QDs用于水中Cu2+快速、高灵敏检测具有良好重复性和稳定性。  
        关键词：硅量子点;荧光传感材料;铜离子;水   
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        更新时间：2021-01-12

      • 发光颜色可调的Ba3YB9O18：Tb3+, Eu3+荧光粉及能量传递

        冷稚华, 谭哲, 刘书宏
        2021, 42(1): 83-90. DOI: 10.37188/CJL.20200260
        摘要：利用高温固相法制备了一系列发光颜色可调的Ba3YB9O18：Tb3+，Eu3+荧光粉。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）研究了所得荧光粉的相纯度和晶体结构。XRD精修结果表明，当Y3+被Eu3+取代时，Ba3YB9O18：Tb3+，Eu3+系列样品的线性结构变化能很好地符合Vegard定律。此外，通过发射光谱和荧光寿命验证了Ba3YB9O18：Tb3+，Eu3+荧光粉中Tb3+到Eu3+的能量传递过程。Tb3+到Eu3+的能量传递机理为偶极-偶极相互作用。随着Eu3+掺杂量的增加，荧光粉的发光颜色可以由绿色逐渐过渡到红色。这些结果表明合成的Ba3YB9O18：Tb3+，Eu3+荧光粉在紫外光激发的固态照明领域具有潜在的应用前景。  
        关键词：Ba3YB9O18;光致发光;能量传递;荧光粉   
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        更新时间：2021-01-12

      • Sc2(WO4)3：Er3+/Yb3+的上转换发光及其温度传感特性

        金叶, 李坤, 罗旭, 马力, 王笑军
        2021, 42(1): 91-97. DOI: 10.37188/CJL.20200326
        摘要：通过高温固相法制备出一系列新型上转换材料Sc2（WO4）3：Er3+/Yb3+。在980 nm激光激发下，Sc2（WO4）3：Er3+/Yb3+样品发出肉眼可见的强绿光。利用荧光光度计测得样品的发光光谱，在500~600 nm之间有强绿光发射，分别归因于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁发射。在650~700 nm位置处，有对应于Er3+离子4F9/2→4I15/2跃迁的较弱的红光发射。随着掺杂浓度的变化，样品的红绿分支比发生变化。当样品掺杂Er3+浓度为0.05%、Yb3+浓度等于0.1%时，样品发射的绿光强度是红光强度的27倍。另外，利用荧光强度比方法研究了Er3+的两个热耦合能级在303~573 K范围内的发光温度特性。393 K时，样品的灵敏度达到最大为0.006 8 K-1。对比于其他荧光粉材料，Sc2（WO4）3：Er3+/Yb3+的灵敏度处于较高水平，在实际测温中具有更好的应用前景。  
        关键词：掺杂;上转换材料;发光;温度传感   
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        更新时间：2021-01-12

        器件制备及器件物理

      • 基于楔形整形镜对半导体激光的光纤耦合

        郭照师, 秦文斌, 李景, 刘友强, 曹银花, 孟娇, 关娇阳, 潘建宇, 兰天, 李庆轩, 王智勇
        2021, 42(1): 98-103. DOI: 10.37188/CJL.20200233
        摘要：在半导体激光器的光纤耦合系统中，bar条的各发光点指向偏差（偏向角）会恶化光束整形效果，显著降低光纤耦合效率。针对该现象提出利用引入修正角的楔形整形镜补偿发光点的指向偏差，改善激光束的指向性和光束整形效果。通过ZEMAX软件模拟与实验验证，在光纤耦合系统中使用引入修正角后的楔形整形镜片，其整形效果显著改善，测量的光束参数积（BPPs）在快轴和慢轴方向分别为7.25 mm·mrad和5.05 mm·mrad，聚焦光斑为148 μm×135 μm（包含90%能量）。该系统将单个bar条耦合进芯径200 μm、数值孔径（NA）0.2的光纤中，在注入电流60 A时，获得稳定输出功率53 W，对应电-光转换效率为47%，光纤耦合效率为87%，相对于使用修正前的楔形整形镜片，光纤耦合效率提高了7%。  
        关键词：半导体激光器;楔形整形镜;光束整形;光纤耦合   
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        更新时间：2021-01-12

        理论计算及光谱分析

      • 多单管堆叠半导体激光器热分析及光纤耦合模拟仿真设计

        王娇娇, 石琳琳, 马晓辉, 张贺, 李岩, 李卫岩, 徐莉
        2021, 42(1): 104-110. DOI: 10.37188/CJL.20200243
        摘要：多单管合束技术是获得高输出功率密度半导体激光器的重要方法，但其存在封装方式单一、体积大等问题，难以满足更高功率密度和较好光束质量的需求。本文设计了一种多单管半导体激光器堆叠排布的封装结构，通过将多个单管半导体激光器垂直封装在辅助热沉之间，使得器件更加小型化，在充分利用单管半导体激光器优势的同时，既增加了单管半导体激光器的散热通道，又实现了在体积不增加的基础上提高输出功率。通过ZEMAX软件对3个单管进行了空间合束模拟，将光束耦合进芯径200 μm、数值孔径0.22的光纤中，可以达到28.6 W的激光输出，耦合效率为95%。  
        关键词：半导体激光器;有限元分析;ZEMAX;散热性能;光纤耦合   
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        更新时间：2021-01-12

      • Nano-LED半极性面InGaN/GaN单量子阱结构极化和光谱仿真分析

        王鑫炜, 刘宏伟, 高克, 张赞允, 李晓云, 宁平凡, 王笃祥, 牛萍娟
        2021, 42(1): 111-117. DOI: 10.37188/CJL.20200285
        摘要：通过有限元分析，利用COMSOL软件模拟计算了Nano-LED半极性面InGaN/GaN单量子阱距离边缘不同位置的应变和压电极化分布，并结合模拟得到的量子阱极化电场，采用Silvaco软件计算得到了Nano-LED InGaN/GaN单量子阱距离边缘不同位置的发光光谱。应变和压电极化分布结果表明，其在距离半极性面量子阱边缘100 nm的范围内变化明显。然而，在半极性面内部，应力释放现象消失，压电极化电场变强，量子限制Stark效应导致InGaN/GaN单量子阱发光强度降低。发光光谱分析表明，60 mA工作电流下，Nano-LEDInGaN/GaN半极性面量子阱边缘位置的光谱峰值最大蓝移达21 nm，其原因在于边缘的应力释放作用。Nano-LED非极性面和半极性面的整体光谱分析表明，在固定Nano-LED高度条件下，Nano-LED的直径越大，半极性面占比越高，器件整体发光光谱的双峰值现象越明显，这将为多波长Nano-LED器件的设计提供借鉴。  
        关键词：Nano-LED;量子阱应变;极化效应;有限元分析   
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        更新时间：2021-01-12

        发光产业及技术前沿

      • Al2O3/PMMA交叠薄膜制备及OLED封装性能

        周雄图, 陈桂雄, 孙钒, 吴朝兴, 郭太良, 张永爱
        2021, 42(1): 118-125. DOI: 10.37188/CJL.20200325
        摘要：可靠的薄膜封装对提高有机发光二极管（Organic light-emitting diode，OLED）器件寿命至关重要。本文采用原子层沉积实现了致密Al2O3薄膜的低温制备，并研究了喷墨打印PMMA墨水在Al2O3薄膜的均匀成膜以及Al2O3/PMMA交叠薄膜的水汽阻隔性能。实验结果表明，当打印分辨率为300 DPI时，PMMA墨水在Al2O3薄膜表面均匀成膜，Al2O3/PMMA交叠薄膜具有良好的水汽阻隔性能和光学透过率。钙膜电学测试结果显示，3对Al2O3/PMMA薄膜的水汽透过率低至8.34×10-5 g/（m2·d），而光学透光率在可见光范围内高于95%，表现出良好的OLED器件薄膜封装性能。  
        关键词：薄膜封装;原子层沉积;喷墨打印;水汽透过率;OLED   
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