【摘 要】
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近年来，上转换发光材料在国民经济和国防建设等诸多领域都有着重要的应用前景和发展潜力，所以研制同时具有上转换发光效率高和光学性能优良的上转换发光材料，具有重要的研究意义和社会价值。利用飞秒激光研究稀土离子的上转换发光性能，能提高材料的上转换发光效率和开拓现有材料的应用，并且对于稀土离子上转换机制的研究具有重要意义。因此，本论文以提拉法生长的Sc:Er:LiNbO3晶体和In:Er:LiNbO3晶体作
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近年来，上转换发光材料在国民经济和国防建设等诸多领域都有着重要的应用前景和发展潜力，所以研制同时具有上转换发光效率高和光学性能优良的上转换发光材料，具有重要的研究意义和社会价值。利用飞秒激光研究稀土离子的上转换发光性能，能提高材料的上转换发光效率和开拓现有材料的应用，并且对于稀土离子上转换机制的研究具有重要意义。因此，本论文以提拉法生长的Sc:Er:LiNbO3晶体和In:Er:LiNbO3晶体作为研究对象，系统的分析了掺杂离子浓度变化和[Li]/[Nb]变化对Er:LiNbO3晶体的光谱特性和上转换发光性能的影响，为研制性能优良的上转换发光材料提供了实验依据和理论指导。本文首先通过红外透射光谱和紫外-可见吸收光谱研究了晶体的阈值浓度和占位情况。研究发现，随着[Li]/[Nb]的提高和掺杂离子浓度的增大，晶体中存在阈值浓度，即Sc和In在完全取代反位铌后，开始占据正常的Li位和Nb位，反映在光谱上，紫外吸收边会发生红移，红外OH-发生显著移动；同时[Li]/[Nb]的提高，能降低三价离子的掺杂阈值浓度，反映在光谱上，较低的掺铟量就可以使红外OH-发生移动。其次开展了飞秒激光激发下晶体的上转换发光性能和发光机制研究。研究发现[Li]/[Nb]提高不但能提高晶体的抗光损伤能力，而且能增强上转换发光的荧光强度，但掺杂离子浓度超过阈值浓度后会抑制晶体的上转换荧光强度。同时在近化学计量组分In:Er:LiNbO3晶体中观察到了高强度的400 nm紫色倍频光。最后为了弄清近化学计量比In:Er:LiNbO3晶体在没有进行相位匹配的情况下，就产生了高强度倍频光的原因。进行了一系列对比实验和J-O理论计算，找到了影响该倍频现象发生的三个主要因素：飞秒激发光源、近化学计量组分和重掺三价金属离子。
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