1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光的應(yīng)用 上轉(zhuǎn)換技術(shù)起源于紅外夜視技術(shù)，在固態(tài)激光器件、立體三維顯示、紅外量子計(jì)數(shù)器、波導(dǎo)、熒光探針成像、防偽、溫度傳感器等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。 上轉(zhuǎn)換激光器 三維立體顯示 防偽技術(shù) 生物熒光標(biāo)記 上轉(zhuǎn)換激光器 與半導(dǎo)體激光器比上轉(zhuǎn)換激光器具有轉(zhuǎn)換效率高，激光閾值低，性能可靠。上轉(zhuǎn)換激光器和光纖是這類材料研究熱點(diǎn)。最早的激光輸出是1971 年在Yb3+/Ho3+和Yb3+/Er3+共摻的BaY2F8 晶體中于77K 低溫下的綠光和紅光。現(xiàn)在光纖激光器絕大多數(shù)可以在室溫下輸出，以氟化物光纖為主。德國(guó)的Linos 公司于2003 年推出了第一臺(tái)商業(yè)藍(lán)光氟化物光纖上轉(zhuǎn)換激光器，其后多家公司如

2、德國(guó)Lumics 公司及美國(guó)National laser 公司相繼推出了藍(lán)綠光上轉(zhuǎn)換激光器。 三維立體顯示 上轉(zhuǎn)換技術(shù)屬靜態(tài)體成像三維顯示，最早由Stanford 大學(xué)和IBM 公司1994 年在Pr3+激活的氟化物玻璃中共同研究成功，1996年Stanford 大學(xué)研制成功第一臺(tái)三維立體顯示儀。這種顯示方法肉眼就可以看到360全方位可視的三維立體圖像，可以顯示經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的高速運(yùn)動(dòng)立體圖像。目前還在研究階段，在上轉(zhuǎn)換材料選擇制備，泵浦方案優(yōu)化，掃描系統(tǒng)選擇等方面做工作。 防偽技術(shù) 1997 年紅外防偽技術(shù)被列入國(guó)家十項(xiàng)防偽技術(shù)之一。上轉(zhuǎn)換材料制成的無(wú)色油墨在物體上做出無(wú)色防偽標(biāo)記，經(jīng)紅外光照

3、射顯示相應(yīng)彩色圖案。這種防偽材料制備成本較高，不易仿制，是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的防偽技術(shù)。 生物熒光標(biāo)記 生物熒光標(biāo)記對(duì)活體生物分子細(xì)胞及整個(gè)生物進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化的跟蹤。作為標(biāo)記物大多要求粒徑小于50 nm，再經(jīng)表面修飾具有水溶性及生物兼容性就可用。常用的材料是Yb3+/Er3+共摻和Yb3+/Tm3+共摻的NaYF4，Yb3+/Er3+共摻的Y2O3，如經(jīng)PEG 修飾的NaYF4：Yb3+/Er3+及Yb3+/Tm3+用于淋巴循環(huán)成像。上轉(zhuǎn)換材料在多領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力，但目前為止稀土上轉(zhuǎn)換材料中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最高不超6 %，普遍存在的發(fā)光效率低的瓶頸限制了其應(yīng)用。尋找合適的基質(zhì)和摻雜離子，探索新發(fā)光機(jī)

4、制提高發(fā)光效率是一項(xiàng)重要基礎(chǔ)研究工作，也是材料由實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵所在。上轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì) 上轉(zhuǎn)換發(fā)光具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.可以有效降低光致電離作用引起基質(zhì)材料的衰退；2.不需要嚴(yán)格的相位匹配，對(duì)激發(fā)波長(zhǎng)的穩(wěn)定性要求不高；3.輸出波長(zhǎng)具有一定的可調(diào)諧性。上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響因素 時(shí)間：上轉(zhuǎn)換過(guò)程的中間態(tài)能級(jí)有足夠長(zhǎng)的壽命，以保證激發(fā)態(tài)離子有足夠的時(shí)間來(lái)參與上轉(zhuǎn)換的發(fā)光或是其他的光物理過(guò)程。 多聲子無(wú)輻射躍遷：低的多聲子無(wú)輻射躍遷幾率除了能夠保證長(zhǎng)的激發(fā)態(tài)壽命外，還可以保證上轉(zhuǎn)換過(guò)程中的輻射躍遷不被碎滅。 材料溫度：幾乎每個(gè)材料都有一個(gè)淬滅溫度，發(fā)光效率隨著溫度的增加先增加，達(dá)到某個(gè)極大值后，又隨著溫度的增加開(kāi)始下降。 濃度：通常情況下，在一定范圍內(nèi)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率隨著稀土離子濃度的增大而增大，濃度過(guò)高時(shí)發(fā)生濃度淬滅。 稀土激活離子：陰離子的相互作用強(qiáng)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)