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三维彩色立体显示在计算机辅助设计、医疗诊断、屏幕显示、飞行模拟与控制、遥控机器人、建筑设计、户外公共艺术以及文化娱乐方面有着广阔的应用前景。从20世纪80年代开始，各国政府、公司和研究机构开始着力研究三维立体显示技术，开本和欧盟等国更是推行国家计划以及整合产学研资源，全固态的立体三维显示受到了越来越多的重视。
本文首先介绍了上转换发光、多光子吸收的概念，以及有关飞秒激光的定义及其与物质相互作用的研究进展，然后简述了三维立体显示技术的研究进展以及目前存在的问题。
课题主要研究了关于可用于三维立体显示材料的稀土掺杂固体介质在飞秒激光诱导下的上转换发光。取得了一些创新性成果，主要包括以下几个方面的内容：
1.制备了Tb3+、Eu3+、Ce3+分别掺杂的硼硅酸盐(K9)玻璃，以近红外飞秒激光激发，首次发现可以得到绿色、红色、蓝色的上转换发光。
2.制备了Dy3+掺杂的氟铝酸盐玻璃，以近红外飞秒激光激发，发现了黄色的上转换发光。分别在Eu3+：Ca2Al2SiO7晶体和Ce3+：LSO晶体中发现了红色和蓝色的上转换发光。
3.通过分析上述发光的荧光光谱、吸收光谱以及激发光谱，认为在Tb3+、Eu3+、Dy3+掺杂的固态介质中，飞秒激光激发的上转换发光为双光子过程；而在Ce3+掺杂的玻璃及晶体中，飞秒激光激发的上转换发光为三光子过程。
4.研究了上述上转换发光的机理，首次得出飞秒激光诱导稀土离子掺杂的固态介质的上转换发光为双光子或三光子同时吸收的上转换过程的结论。
5.计算了Tb3+、Eu3+、Ce3+分别掺杂的硼硅酸盐(K9)玻璃在飞秒激光激发时的吸收因子和吸收截面，其中Tb3+的双光子吸收因子为3.65×10-8(cm·w)-1，双光子吸收截面为3.07×10-47cm2w-1；Eu3＋的双光子吸收因子为5.83×10-8(cm·w)-1，双光子吸收截面为4.69×10-47cm2w-1s；Ce3＋的三光子吸收因子为8.95×10-24cm3W-2，三光子吸收截面为1.67×10-80cm6 S2。
6.在Tb3＋掺杂的K9玻璃中，进行了三维立体显示的基础演示，为全固态三维立体显示技术的发展提供了新思路和研究基础。