近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室，提出一種基于Pr3+/Ce3+摻雜硅酸鹽作為紅光激光材料的新方案，相關研究成果在線發表于《美國陶瓷協會》(Journal of the American Ceramic Society)。

目前，Pr3+離子摻雜可見光光纖在顯示技術、可見光通信和激光醫療領域中具有重要應用潛力。然而，由于Pr3+離子在大部分氧化物基質中5d能級位置比較低，在藍光激發下容易發生多光子吸收（到達Pr3+：4f15d1）而進一步失去電子，導致光子暗化。尋找光暗化的解決方案是科研人員研究的方向和重點。

Ce3+離子與Pr3+離子在4f5d能級上的能量傳遞示意圖

 

研究團隊提出一種Pr3+/Ce3+共摻硅酸鹽玻璃實現高發光效率、暗化抑制特性和機械性能以及制備工藝成熟的激光基質材料的新方案。一方面，采用成熟的工藝，成功制備出光學性能好、物理化學性質穩定的稀土摻雜硅酸鹽玻璃光纖。另一方面，利用Ce3+離子與Pr3+離子在4f5d能級上的能量傳遞，克服了Pr3+在藍光激發下暗化的難題，大大增強了其可見光發光效率，其暗化效應被抑制了93%以上。同時，Ce離子的引入還能利用其變價的特點，通過抑制空穴電子中心的形成，達到提升可見激光光纖的耐輻照性能。

 

相關研究得到了國家科技部重點研發項目、國際科技合作重點項目、上海市科委、國家自然科學基金、國家自然科學基金國際（地區）合作交流項目、中科院國際人才計劃的支持。

 

原文鏈接：https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.18318