掺杂Er3+、Yb3+对玻璃陶瓷发光性能的影响

光示意图如图1所示。

由图1可知,对于绿光来说,处于基态4I 15/2能级上的Er 3+主要通过Yb 3+的能量传递跃迁至激发态能级4I 11/2:2F 5/(Yb 3+)+4I 15/2(Er 3+)→2F 7/2(Yb 3+)+4I 11/2(Er 3+)。

接着处于4I 11/2能级上的Er 3+一部分继续接受处于激发态的Yb 3+的能量传(Yb )+4I (Er )→2F (Yb )+4F (Er );或者通常掺杂浓度越高,玻璃越容易析晶。

图2是室温激发下不同浓度Yb 3+离子掺杂的玻璃和玻璃陶瓷样品的上转换发射谱。

图中峰值位于523nm、545nm 的发射分别对应于Er 3+离子的2H 11/2→4I 15/2、4S 3/跃迁。

作为敏化剂而被掺杂的Yb 3+离子在近红外附近的吸收带宽比较宽,它很容易被输出波长为的泵浦激光器激发,并且它与Er 3+离子之间拥有较高的能量传递效率。

所以,在很多情况下,掺杂越高浓度的其离子的上转换发射效率越高。

很显然,泵浦光源激发下不同浓度Yb 3+离子掺杂的玻璃和玻璃陶瓷样品的上转换发射谱Yb 3+离子掺杂GC670样品的可见上转换发射谱图1磷酸盐玻璃陶瓷中Er 3+和Yb 3+的能级图和上转换发光示意图不同浓度Yb 3+离子掺杂PG 样品的可见上转换发射谱波长/nm波长/nm425%Yb 3+、2%Er 3+掺杂的GC670样品的上转换发射谱不同泵浦功率对玻璃陶瓷发光性的影响不同功率(980nm)激发下,25%Yb 3+、2%Er 样品的上转换发射谱如图4所示。

中可以看出,不同泵浦功率激发下热效应变化比较明显,离子的两个热耦合能态和向基态跃迁所产生的相对发射强度比值变化也较大同温度对样品上转换发射影响时,为了获得更准确的温必须尽量避免激光所带来的加热效应。

我们将不同泵浦功率激发下的样品在发射谱范围内进行了归一化处理,比较发现,在这两个功率激发下样品的绿光发射并没有明显变化。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Er3+/Yb3+掺杂的ZnO 薄膜光波导的特性研究以Er3+/Yb3+掺杂的ZnO 烧结陶瓷为靶材，利用射频磁控溅射技术在石英玻璃上制备了高度c 轴取向的纳米Er3+/Yb3+掺杂的ZnO 薄膜，利用X 射线衍射、棱镜耦合、卢瑟福背散射等技术研究了所沉积薄膜的结构和光波导特性，结果表明:薄膜中均出现(002)衍射峰，且随着温度的增加，衍射峰半高宽减小，强度增大，(100)晶面逐渐消失。

600℃时出现(004)晶面，薄膜的模有效折射率接近ZnO 晶体的折射率。

ZnO 是Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体材料，其禁带宽度为3.3eV，激子束缚能为60MeV，具有六方晶格结构，晶格常数a=0.325nm，c=0.52nm。

氧化锌薄膜具有优良的光学、电学性能和化学稳定性，可以用来制作半导体压电器件、表面声波器件、太阳能电池、声光器件与气敏器件等。

到目前为止，已应用多种技术成功的制备出了ZnO 薄膜。

在众多制备方法中，磁控溅射法由于其高速、低温、低损伤，成膜均匀、致密，纯度高、附着力强，应用靶材广、成本低等优点被广泛用来制备ZnO 薄膜。

掺杂的ZnO 薄膜具有良好的光电特性，可广泛应用于制造柔性发光器件、透明电磁屏蔽、LED 等。

由于其具有较高的透光率和较大的禁带宽度，也可用于一些低损耗的光波导器件中。

目前，作为透明导电膜的各种掺杂的ZnO 薄膜已经被大量研究并应用于电荷耦合成像器件及其他领域。

本文是采用磁控溅射技术制备高度c 轴择优取向的Er3+/Yb3+的掺杂ZnO 波导薄膜，研究了不同的衬底温度对Er3+/Yb3+掺杂ZnO 薄膜特性的影响，为以后研究波导中的稀土离子发光做基础。

1、实验方法采用FJL560 型超高真空多功能磁控与离子束联合溅射镀膜设备，在石英。

光电器件研究与应用E r 3+ʒY b3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究徐翠莲,王斌科,刘 静(空军工程大学理学院,陕西西安 710051)摘要:E r 3+ʒY b 3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54μm 附近的激光,这种激光器广泛应用于光通信㊁激光雷达和人眼安全激光测距等方面㊂文章以输出波长为975n m 的半导体激光器为泵浦源,采用E r 3+ʒY b 3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质,成功地实现了平平腔㊁平凹腔常温下连续输出T E M 00模的1.54μm 激光㊂实验结果表明:随着谐振腔腔长的增加,输出激光能量减小,而阈值功率增大㊂最后采用弯月型输出镜改善光束质量,获得了最大功率为30mW 的1.54μm 信号光输出㊂关键词:激光器;铒玻璃;1.54μm 激光中图分类号:T N 248.1 文献标志码:A 文章编号:1005-8788(2013)01-0036-03S t u d y o n t h e o u t p u t p r o p e r t i e s o fE r 3+ʒY b 3+c od o pe d p h o s ph a t e g l a s s l a s e r s X uC u i l i a n ,W a n g B i n k e ,L i u J i n g(S c i e n c e I n s t i t u t e ,A i rF o r c eE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,X i a n710051,C h i n a )A b s t r a c t :E m i t t i n g l a s e r l i g h t a t a r o u n d 1.54μm ,t h e s o l i d -s t a t eE r 3+ʒY b 3+c od o pe d p h o s p h a t e g l a s s l a s e r i sw i d e l y a p p l i e d i n o p t i c a l c o mm u n i c a t i o n s ,r a d a r a n de y e -s af e l a s e r r a ng e f i n d i n g .I n thi s p a p e r ,t h e f l a t -f l a t c a v i t y -a n d f l a t -c o n c a v e c a v i t y -s y s -t e m s l a s i n g a tT E M 001.54μm w a v e l e n g t h a r e r e a l i z e db y u s i n g o u t p u tw a v e l e n g t ho f 975n mf o r t h eL D p u m p s o u r c e s a n du -s i n g E r 3+,Y b 3+c od o pe d p h o s p h a t e g l a s s .E x p e r i m e n t a l r e s u l t s i n d i c a t e t h a tw i t h t h e i n c r e a s eof t h e r e s o n a n t c a v i t y l e n gt h ,t h e s y s t e mo u t p u t e n e r g y d e c r e a s e s ,w h i l e t h e p u m p t h r e s h o l d p o w e r i n c r e a s e s .I na d d i t i o n ,t h e q u a l i t y o f t h e l a s e rb e a mi s i m p r o v e db y u s i n g a c u r v e -t y p em i r r o r ,o b t a i n i n g t h e o u t p u t o f s i g n a l l i g h tw i t h t h em a x i m u m p o w e r o f 30mW.K e y wo r d s :l a s e r ;e r b i u m g l a s s ;1.54μml a s e r 0 引 言波长1.54μm 附近的激光处于人眼安全波段㊁穿透烟雾能力强且处于通信窗口,实现该波段输出是激光研究领域的一个热点[1,2]㊂E r 3+ʒY b3+共掺的磷酸盐玻璃激光器能直接发射1.54μm 的激光㊂铒玻璃激光器与其他获得1.54μm 波段激光的方法(光参量振荡法㊁受激拉曼频移法和光纤激光器)相比具有体积小㊁效率高㊁结构简单㊁光束质量好㊁运转稳定以及潜在成本低等优势,因此铒玻璃激光器在人眼安全激光测距㊁光通信领域有着广泛的应用与发展空间,在医学外科手术㊁孤子通信㊁光谱和全光学开关等方面也有着重要应用[3,4]㊂本文以输出波长为975n m 的L D (激光二极管)为泵浦源,E r 3+ʒY b3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质,成功地实现了平平腔㊁平凹腔常温下连续输出T E M 00模的1.54μm 激光,并研究了谐振腔腔长对激光能量输出的影响㊂最后对输出激光的模式进行了分析㊂1 实验装置激光器实验装置如图1所示㊂泵浦源为光纤耦合输出的L D ,室温下的峰值波长在975n m 附近,数值孔径N A =0.15㊂聚焦系统由两个焦距为50mm 的平凸镜构成,实验测得其传输效率为76.5%㊂激光介质为E r 3+ʒY b3+共掺的磷酸盐玻璃,掺杂浓度为0.1%,尺寸为3mmˑ3mmˑ6mm ,激光玻璃的一端作为输入镜M 1,与输出镜M 2组成1.54μm 激光谐振腔㊂M 1镀有1.54μm 高反膜㊁975n m 高透膜㊂M 2镀975n m 高反膜,1.54μm 的透过率为4.4%㊂由于M 2对975n m 的光有一定的透过率,实验中在输出镜后面加一滤光片,滤光片对975n m 激光的透过率T <0.02%㊁对1.54μm 激光的透过率T >77%㊂本系统采用纯铜块冷却激光玻璃㊂LD光纤聚焦系统M 1铜块激光玻璃M 21.54滋m激光图1 实验装置原理图2 实验结果及分析2.1 不同腔长的实验对比由菲涅耳数N =a 2/(λL c )可知,随着腔长L c 的增大,N 值会下降,衍射损耗增加,腔体的稳定性下降,最终导致输出功率下降㊂平平腔不同腔长时的收稿日期:2012-07-04作者简介:徐翠莲(1982-),女,山东菏泽人,讲师,硕士研究生,主要从事固体激光器研究㊂632013年 第1期总第175期光通信研究S T U D Y O N O P T I C A LC OMMU N I C A T I O N S2013.02(S u m.N o .175)网络出版时间：2013-01-11 11:03网络出版地址：/kcms/detail/42.1266.TN.20130111.1103.005.html输出功率曲线如图2所示,由图可知,腔长变长以后,1.54μm 激光的输出功率明显降低,泵浦阈值功率由0.52W 增加到0.72W ,效率也有所下降㊂这是由于平平腔近似于临界腔,腔长增加导致腔内衍射损耗变大,从而造成输出信号光能量下降㊂输出功率/m W泵浦功率/WL =20mm L =40mm15105000.51.01.52.02.53.0图2 不同腔长时平平腔的输出功率曲线图3所示为不同腔长时平凹腔的输出功率曲线㊂此时光纤端口距离第1个透镜30mm ,计算得出光腰位置距离第2个透镜86mm ,泵浦光在玻璃内部平均光腰半径为118μm ㊂由图3可知,腔长由20mm 增大到40mm 时,激光器的输出功率略有下降,泵浦阈值功率由0.36W 增加到0.45W ㊂因此,随着腔长的增大(在稳定范围内),平凹腔内的损耗增加不多,平凹腔的输出功率受腔长的影响比平平腔小㊂在中㊁小功率连续输出1.54μm 激光时,采用平凹腔型结构可以得到较高的功率输出㊂输出功率/m WL =20mm L =40mm泵浦功率/W00.5 1.0 1.52.0 2.53.015105020253.5图3 不同腔长时平凹腔的输出功率曲线实验中所用的泵浦光输入耦合系统的传输效率仅为76.5%(主要是所用耦合系统未镀975n m 的增透膜,且光纤输出光的发散角大所致),激光玻璃的一端镀有975n m 的高透膜,而玻璃对泵浦光的吸收率约为55.39%,因此该激光器对泵浦光的利用率仅为42.37%;此外,与晶体相比玻璃的导热性较差,E r 3+ʒY b 3+共掺的磷酸盐玻璃热耗散率(即吸收的泵浦光转化为热的比率[5]ξ=0.816)较大,这是导致斜率效率和光光转换效率低的主要原因㊂因此,提高泵浦光输入耦合系统的传输效率和玻璃对泵浦光的吸收率,可提高激光器的效率㊂实验中发现,当泵浦功率达到一定值,即铒玻璃的能量密度达到一定值时,输出功率达到不同程度的饱和,这是由于玻璃热效应的影响㊂随着泵浦功率的变化,热焦距随之变化,带来腔内光腰位置的变化,由此影响了模式匹配,玻璃内部光斑大小也随之改变,影响了功率密度,使得光光转换效率变低㊂我们可以通过优化腔结构来尽量减小热效应㊂腔长为20mm 时,饱和功率为3.04W ,除去24.5%的准直聚焦的耦合损耗,此时玻璃内部的功率密度达到5.25ˑ107W /m 2㊂2.2 不同腔型结构的实验对比图4所示为腔长为20mm 时平平腔和平凹腔的激光输出功率的对比㊂可以看出两种腔型结构输出功率相差很大,平平腔的输出功率比平凹腔低很多㊂平凹腔的最大输出功率为20mW ,而平平腔为13.2mW ;同时平凹腔的阈值功率为0.36W ,而平平腔为0.52W ㊂这是因为平平腔近似为临界腔,而平凹腔为稳定腔,在同等菲涅耳数时,平平腔的衍射损耗远大于平凹腔㊂在中低功率输出1.54μm 激光时,平凹腔优与平平腔,此结论与理论分析一致㊂输出功率/m W1510502025泵浦功率/W0.51.01.52.0 2.53.0 3.5平凹腔平平腔图4 平平腔和平凹腔输出功率的对比2.3 弯月型输出镜的激光输出平平腔㊁平凹腔的输出光束均是发散光束,为此利用弯月型输出镜来改善光束质量,输入输出功率的关系如图5所示㊂由图5可知,弯月镜的光束质量较平凹镜㊁平面镜都有较大改善,腔长为20mm 时获得的最大输出功率为30mW ,且输出功率及阈值受腔长的扰动较小,腔长从20mm 增大到40mm时,阈值功率由0.3W 变为0.35W ㊂输出功率/m W151050202530泵浦功率/W00.5 1.0 1.52.0 2.53.0 3.5L =20mmL =40mm图5 弯月型输出镜输入输出功率的关系2.4 1.54μm 激光光束模式分析利用红外成像仪对输出的激光光束进行观察,发现其光斑成圆形分布,认为输出的1.54μm 的激光为T E M 00模㊂在距离输出镜25c m 处记录了输出镜分别为平凹镜㊁弯月镜时的光斑,发现弯月镜的激光光斑较小,验证了弯月镜对于光束的改善作用㊂73徐翠莲等: E r 3+ʒY b3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究最后利用M a t l a b 软件分析了平凹镜㊁弯月镜输出光斑的二维㊁三维空间特征,分别如图6㊁7所示,结果表明输出镜分别为平凹镜㊁弯月镜时的输出激光光束均为T E M 00模的高斯光束㊂(a)平凹镜(b)弯月镜图6 激光光斑的二维空间特征5505004504003506005505004504003503006040200020406080(a)平凹镜800750700650600550500450400350100500020406080100700650600550500450400(b)弯月镜图7 激光光斑的三维空间特征3 结束语采用输出波长为975n m 的L D 作为泵浦源,尺寸为3mmˑ3mmˑ6mm ㊁低掺杂的E r 3+:Y b3+共掺磷酸盐玻璃作为工作物质,成功实现了平平腔㊁平凹腔常温下连续输出T E M 00模的1.54μm 激光,并对腔长变化对系统输出激光能量㊁泵浦阈值和斜率效率的影响进行了研究㊂实验结果表明,随着腔长的增大,输出信号光能量下降,阈值功率增大㊂通过对平凹腔㊁平平腔两种腔型结构的比较,发现平凹腔的输出功率㊁泵浦阈值功率随腔长的变化较小,表明在中小功率下输出1.54μm 激光时,平凹腔的损耗较小,稳定性较好㊂最后,利用弯月型输出镜改善光束质量,获得了最大输出功率为30mW 的1.54μm 信号光输出,其光光转换效率达0.94%㊂参考文献:[1] 宋新洋,张晓霞,董海峰,等.共掺E r 3+:Y b3+的磷酸盐激光玻璃及其应用[J ].激光与光电子学进展,2004,41(9):33-36.[2] G r a w e r t F J ,G o p i n a t h JT ,I l d a y FO ,e t a l .220-f sE r -b i u m -y t t e r b i u m :g l a s sL a s e rM o d eL o c k e db y aB r o a d -b a n dL o w l o s s S i l i c o n /G e r m a n i u mS a t u r a b l eA b s o r b e r[J ].O ptL e t t ,2005,30(3):329-331.[3] 宋峰.E r 3+,Y b 3+共掺磷酸盐玻璃的发光与1.54μm激光性能[J ].激光与光电子学进展,2007,44(4):15-25.[4] H u Y ,J i a n g S ,L u o T ,e ta l .P e r f o r m a n c eo f H i g h -C o n c e n t r a t i o nE r 3+:Y b 3+c od o pe d p h o s p h a t ef i b e r a m -pl i f i e r s [J ].I E E EP h o t o nT e c h n o lL e t t ,2001,13(7):657-659.[5] S o n g F e n g ,L i uS h u j i n g ,W uZ h a o h u i ,e t a l .D e t e r m i -n a t i o no f t h eT h e r m a lL o a d i n g i nL a s e r d i o d e -p u m p e d E r b i u m -y t t e r b i u m -c o d o p e d P h o s p h a t e G l a s s M i c r o -c h i p L a s e r [J ].JO p tS o cA m B ,2007,24(9):2327-췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍2332.(上接第35页)参考文献:[1] 原荣.宽带光接入网[M ].北京:电子工业出版社,2003.[2] I E E ES t d 802.3a v -2009,I E E Es t a n d a r d f o r i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t e l e c o mm u n i c a t i o n s a n d i n f o r m a t i o n e x -c h a n g eb e t w e e ns y s t e m sl o c a la n d m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k ss p e c i f i cr e qu i r e m e n t s P a r t3:C a r r i e rS e n s e M u l t i pl eA c c e s sw i t hC o l l i s i o nD e t e c t i o n (C S MA /C D )a c c e s sm e t h o da n d p h y s i c a l l a y e r s p e c i f i c a t i o n s a m e n d -m e n t :P h y s i c a l l a y e r s p e c i f i c a t i o n s a n dm a n a g e m e n t p a -r a m e t e r s f o r 10G b /s p a s s i v e o pt i c a l n e t w o r k s [S ].[3] H a nS ,L e e M S .A C -c o u p l e db u r s t -m o d eo p t i c a l r e -c e i v e r e m p l o y i n g 8B /10Bc o d i n g [J ].E l e c t r o n i c sL e t -t e r s ,2003,39(21):111-112.[4] H a nS ,L e eMS .B u r s t -m o d e p e n a l t y o fA C -c o u p l e d o p -t i c a lr e c e i v e r so pt i m i z e df o r8B /10Bl i n ec o d e [J ].I E E EP h o t o nT e c h n o l L e t t ,2004,16(7):1724-1726.83光通信研究2013年 第1期 总第175期。

第50卷第1期2021年1月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.50㊀No.1January,2021Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究马春林,周㊀越,马晨宇,董倩文,吴㊀瑾,范雨香,翟章印(淮阴师范学院物理与电子电气工程学院,淮安㊀223300)摘要:采用固相烧结法制备一系列Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺0.96Na 0.5Bi 0.5TiO 3-0.04CaTiO 3(NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+,x =0.002~0.015,y =0.010)无铅压电陶瓷㊂通过X 射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析㊂结果表明,样品的主晶相为NBT 晶相㊂在波长为980nm 的近红外光激发下,Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er 3+特征上转换发光㊂在NBT-CTʒx Er 3+中,当x =0.010时上转换发光性能最佳;Yb 3+能够起到敏化作用,明显增强Er 3+的上转换发光强度㊂关键词:无铅压电陶瓷;Na 0.5Bi 0.5TiO 3;Er 3+/Yb 3+;固相烧结法;上转换发光中图分类号:O482.3㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2021)01-0138-05Up-Conversion Luminescence Property of Er 3+Doped and Er 3+/Yb 3+Co-Doped NBT-CT Lead-Free Piezoelectric CeramicsMA Chunlin ,ZHOU Yue ,MA Chenyu ,DONG Qianwen ,WU Jin ,FAN Yuxiang ,ZHAI Zhangyin (School of Physics and Electronic and Electrical Engineering,Huaiyin Normal University,Huai'a n 223300,China)Abstract :A series of Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped 0.96Na 0.5Bi 0.5TiO 3-0.04CaTiO 3(NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+,x =0.002~0.015,y =0.010)lead-free piezoelectric ceramics were prepared by a solid-state sintering method.The phase structure and up-conversion luminescence properties of the samples were characterized and analyzed by X-ray diffraction and fluorescence spectrofluorometer,respectively.These results show that the main crystal phase of the samples is that of NBT.Under the excitation of a 980nm near-infrared light,the Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped NBT-CT ceramics exhibit characteristic emission of Er 3+with strong dominant green up-conversion emissions.The optimal up-conversion luminescence performance with x =0.010in NBT-CTʒx Er 3+ceramics are obtained.Yb 3+can act as sensitizer and significantly enhance the up-conversion luminescence intensity of Er 3+.Key words :lead-free piezoelectric ceramics;Na 0.5Bi 0.5TiO 3;Er 3+/Yb 3+;solid-state sintering method;up-conversion luminescence ㊀㊀收稿日期:2020-09-30㊀㊀基金项目:江苏省高等学校自然科学研究基金(19KJA150011);淮安市自然科学研究计划(HAB202056);江苏省高等学校大学生创新创业训练计划(201917011XJ,202010323074Y)㊂㊀㊀作者简介:马春林(1980 ),女,江苏省人,博士㊂E-mail:mchl88@0㊀引㊀㊀言压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能相互转换的无机功能材料,可广泛应用于探测器㊁换能器㊁滤波器和传感器等领域㊂目前,在压电陶瓷体系中,铅基压电陶瓷因其在准同型相界处压电性能优异而被广泛应用㊂但是,在铅基陶瓷的制备原料中含有强毒性的PbO,在高温烧结或加工处理时具有高挥发性,会给生态环境和人类健康造成很大的危害,背离人们对电子器件绿色环保的要求㊂因此,国内外研究人员越来越关注对环境友好的多功能无铅压电陶瓷,并进行了大量研究㊂按照结构类型的不同,无铅压电陶瓷材料主要有钙钛矿型㊁铋系层状和钨青铜型等㊂其中化学式为ABO 3钙钛矿型压电陶瓷由于其结构简单㊁物理现象丰富,㊀第1期马春林等:Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究139㊀是目前研究及应用最为广泛的一类无铅压电陶瓷㊂目前,钙钛矿型无铅压电陶瓷主要包含Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT)基㊁BaTiO3(BT)基和Na0.5K0.5NbO3(NKN)基等㊂其中NBT具有强铁电性㊁高居里温度和良好的声学性能等优点,但纯NBT的矫顽场和电导率均高,导致其难以获得理想的电学性能[1]㊂针对NBT在实际应用中的不足,国内外学者对其展开了广泛研究㊂研究结果表明,在NBT中引入其他钙钛矿结构的新组元与其形成多元体系,或对其进行离子掺杂等方法可以有效改善NBT压电陶瓷的电学性能,例如在NBT中引入CaTiO3(CT)㊁BaTiO3(BT)和K0.5Bi0.5TiO3(KBT)等[2-4]㊂将CT引入NBT基所形成的固溶体,与纯NBT陶瓷相比,其矫顽场变小,压电性能增强[2]㊂为了实现NBT基陶瓷的光电多功能特性,研究人员将稀土离子掺杂到NBT二元或多元体系中,一方面,稀土离子可以作为提高基体电学性能的结构改性剂,另一方面还可以作为引入高效光致发光性能的激活剂[5-8]㊂在Sm3+掺杂NBT-x CT陶瓷体系中,当x=0.04时,压电性和光致发光性均达到最佳[9]㊂在稀土离子中,Er3+激活的发光材料被980nm的近红外光辐照时,可以实现上转换可见光波段的绿色和红色光发射[7,10]㊂另外,Er3+掺杂发光材料在光学温度传感[11]㊁局域结构的光谱探针[12]㊁电信行业和激光中使用的波长为1.54μm的近红外特征发射[13]等领域受到广大研究人员的关注㊂但是,因为吸收截面小, Er3+单独掺杂的发光材料在980nm激发下,上转换发光效率很低,限制了其实际应用㊂先前的研究表明, Yb3+可作为Er3+的敏化剂,在980nm附近具有更大的吸收截面,可以共振地将能量传递给Er3+,进而有效增强Er3+对近红外光的吸收和Er3+激活发光材料的上转换发光性能[14-15]㊂本文通过固相烧结法制备了Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷样品,并对不同Er3+和Yb3+含量对样品的物相结构和上转换发光特性的影响展开了研究㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀样品制备通过固相烧结法,准备纯度分别为99.9%㊁99.99%㊁99.99%㊁99.9%㊁99.9%㊁99.99%的Bi2O3㊁TiO2㊁Na2CO3㊁Er2O3㊁Yb2O3㊁CaCO3粉末状初始原料,根据0.96Na0.5Bi0.5-x-y Er x Yb y TiO3-0.04CaTiO3(NBT-CTʒx Er3+/y Yb3+,x=0.002~0.015,y=0.010)的化学计量比,计算并称量各原料所需的投料量㊂然后将其放入玛瑙研钵中,并加入适量的无水乙醇进行充分研磨,混合均匀后放入刚玉坩埚,置于马弗炉中以800ħ的温度预烧2h;完成后将预烧粉再次充分研磨,每次称取0.6g,倒入模具中压制成直径为10mm,厚度为1~2mm圆片型坯体(生胚)㊂在刚玉垫片上铺上母粉,将生胚放在母粉上,再以母粉将生胚覆盖,最后盖上刚玉坩埚,将坩埚与垫片接触处密封,采用埋烧法在1150ħ烧结3h后冷却至室温,即得到NBT-CTʒx Er3+ (x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.010,0.015)和NBT-CTʒ0.010Er3+/0.010Yb3+陶瓷样品㊂1.2㊀样品表征使用X射线衍射仪(XRD,D8Advance,Bruker)表征物相结构,采用荧光光谱仪(FS5)测试样品的荧光发射光谱㊂所有的样品表征均在室温下完成㊂2㊀结果与讨论2.1㊀物相结构通过X射线衍射图可以分析样品的物相结构㊂图1为在室温下使用X射线衍射仪对NBT-CTʒx Er3+/ y Yb3+样品测试所得的XRD图谱㊂由图1可观察到所有样品均为纯的ABO3钙钛矿结构,且没有出现杂相㊂样品的所有XRD衍射峰均与NBT标准谱(JCPDS card No.36-0340)相对应,说明Er3+㊁Yb3+已完全掺入到NBT-CT基质晶格中㊂图2为NBT-CTʒx Er3+/y Yb3+固溶体的放大XRD图谱,其2θ范围在31.75ʎ~33.5ʎ㊂由图2知,随着Er3+和Yb3+掺杂浓度的增加,衍射峰位向着高角度方向偏移,因为掺杂的Er3+㊁Yb3+㊁A位的Bi3+和B位的Ti4+的离子半径分别为0.089nm㊁0.0868nm㊁0.103nm和0.065nm[16],因此Er3+㊁Yb3+的离子半径较接近于Bi3+,且它们的价态相同,所以Er3+㊁Yb3+容易取代A位的Bi3+,引起微小的晶格收缩,晶面间距减小,样140㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷品的晶格发生畸变㊂依据布拉格衍射公式,衍射主峰的峰位略向高角度方向偏移㊂图1㊀NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+陶瓷的XRD 图谱Fig.1㊀XRD patterns of NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+ceramics 图2㊀NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+陶瓷2θ在31.75ʎ~33.5ʎ内的放大XRD 图谱Fig.2㊀Enlarged diffraction patterns in the range of 31.75ʎto 33.5ʎof NBT-CTʒx Er 3+/y YB 3+ceramics 2.2㊀NBT-CTʒx Er 3+陶瓷样品的上转换发光性能为了研究Er 3+在NBT-CT 基质中的上转换发光特性,制备了一系列Er 3+掺杂NBT-CT 无铅压电陶瓷㊂图3(a)为NBT-CTʒx Er 3+陶瓷样品在室温下980nm 激发下的上转换发射光谱㊂由图3(a)可见,随着Er 3+掺杂浓度的增加,发射特征峰的形状和位置没有变化,但发射光的强度先增加后减小,在x =0.010时,发光性能达到最佳㊂说明通过Er 3+掺杂浓度的调节可以对NBT-CTʒx Er 3+陶瓷的上转换发光强度进行调控㊂在980nm 波长的辐照下,NBT-CTʒx Er 3+样品呈现很强的Er 3+特征发射,发射峰中有两个较强的以530nm 和546nm 为中心波长的绿色峰,分别归于Er 3+的2H 11/2ң4I 15/2㊁4S 3/2ң4I 15/2跃迁㊂另外,还有一个相对较弱的以670nm 为中心波长的红色发射峰,其来源于Er 3+的4F 9/2ң4I 15/2跃迁㊂这些结果与Er 3+掺杂的其他发光材料相似㊂结果表明,在室温下通过NBT-CTʒx Er 3+无铅压电陶瓷可以实现红外光泵浦,以及在可见光波段上的强上转换绿色和红色光发射㊂在NBT-CTʒx Er 3+陶瓷中Er 3+的上转换发光机制类似于BCZTʒEr 3+[17]㊂从图3(b)可以看出,上转换绿光发射强度远高于红光发射强度㊂图3㊀(a)NBT-CTʒx Er 3+陶瓷的上转换发射光谱(λex =980nm);(b)发射强度随Er 3+掺杂浓度的变化Fig.3㊀(a)Up-conversion photoluminescence spectra of NBT-CTʒx Er 3+ceramics (λex =980nm);(b)emission intensity as a function of Er 3+concentration2.3㊀NBT-CTʒEr 3+/Yb 3+陶瓷样品的上转换发光性能为了研究Yb 3+掺杂对NBT-CTʒ0.01Er 3+陶瓷样品上转换发光性能的影响,在室温下使用荧光光谱仪对NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的发射光谱进行测试,结果如图4所示㊂在波长为980nm 的近红外光激发下,Er 3+/Yb 3+共掺和Er 3+单掺NBT-CT 基质的上转换发射特征峰的形状和峰位几乎一致,说明NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的发射光谱仍来自Er 3+的能级跃迁辐射,但上转换发射光㊀第1期马春林等:Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究141㊀强度显著增强,即以530nm㊁546nm 和670nm 为中心波长的特征峰的发光强度分别增强了约2.97倍㊁2.89倍㊁3.51倍,这是由于作为敏化剂的Yb 3+对近红外光980nm 的有效吸收,增强了Er 3+对980nm 近红外光激发所产生的上转换发光强度㊂图4㊀Er 3+单掺和Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT陶瓷的上转换发射光谱图Fig.4㊀Up-conversion photoluminescence spectra of Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped NBT-CTceramics 图5㊀简单的Er 3+/Yb 3+能级示意图和能量转移过程Fig.5㊀Schematic energy-level diagram and the energy transfer process of Er 3+/Yb 3+㊀㊀为了理解Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 陶瓷基质的上转换发光过程,图5给出了Er 3+/Yb 3+的部分能级,以及980nm 近红外光激发下所产生的上转换发光机制中相关的能量转移过程㊂与Er 3+单掺相比较,Yb 3+对980nm 的近红外光子具有更大的吸收截面,占据主导地位,可以通过共振将能量高效地传递给Er 3+,使其向高能级跃迁,导致其跃迁辐射增强,所以掺杂Yb 3+可以起到敏化作用,增强Er 3+的上转换发光强度[18]㊂这里忽略Er 3+的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)㊂图6㊀980nm 激发下,陶瓷样品NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+的CIE 色度图Fig.6㊀CIE chromaticity coordinates of the NBT-CTʒ0.010Er 3+and NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+ceramics under 980nm excitation 由图5可知,在980nm 的近红外光激发下,Yb 3+首先吸收入射的光子,从基态能级2F 7/2跃迁到能级2F 5/2,然后再返回基态,由于Yb 3+的发射和Er 3+的吸收之间在光谱上存在重叠,将发生能量传递,即ET 1ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 15/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4I 11/2(Er 3+),Er 3+从基态4I 15/2跃迁至4I 11/2㊂随后从Yb 3+到Er 3+通过连续的能量转移过程ET 2ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 11/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4F 7/2(Er 3+),使得布局于能级4I 11/2的部分电子跃迁到激发态能级4F 7/2㊂然后,布局于能级4F 7/2的电子达到亚稳态饱和并以无辐射弛豫的方式回到能级2H 11/2和4S 3/2㊂最后由于2H 11/2ң4I 15/2和4S 3/2ң4I 15/2之间的辐射跃迁,产生了以530nm 和546nm 为发光中心的绿色光发射㊂与绿色发射光相比较,红光能级4F 9/2的电子由两种途径产生㊂第一种是来源于上能级4S 3/2的电子直接通过无辐射弛豫过程跃迁到能级4F 9/2㊂另外,能级4I 11/2上的电子不仅可以被激发到能级4F 7/2,而且还可以无辐射跃迁到能级4I 13/2㊂下能级4I 13/2上的电子再次通过能量传递过程ET 3ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 13/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4F 9/2(Er 3+)吸收Yb 3+的能量跃迁至能级4F 9/2㊂通过这两种方法,出现了由4F 9/2ң4I 15/2跃迁所产生的红色光发射㊂2.4㊀色坐标为了进一步确定NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+陶瓷样品发射可见光的颜色,在波长为980nm 的近红外光激发下,依据各自的发射光谱,通过CIE1931色坐标计算软件得到它们的色度坐标如图6所示㊂其中,NBT-CTʒ0.010Er 3+样品的CIE 坐标值为(0.2727,0.7122),NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的CIE 坐标值为(0.2853,0.7026),均位于CIE1931色度图中绿色光区域㊂因此,NBT-CTʒ142㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷0.010Er3+和NBT-CTʒ0.010Er3+/0.010Yb3+可以有效地被980nm近红外激发而上转换发射出绿光,在白光LED领域具有潜在的应用前景㊂3㊀结㊀㊀论(1)采用固相烧结法成功地合成了Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷,样品的主晶相为NBT晶相,在XRD分辨率内未检测出次级晶相;(2)Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT系列样品可以被980nm近红外光有效地激发,可上转换发射出为以530nm㊁546nm㊁670nm为中心波长的绿光和红光,且绿光强度大于红光强度,在白光LED领域存在潜在的应用;(3)在NBT-CTʒx Er3+(x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.010,0.015)样品中,NBT-CTʒ0.010Er3+样品的发光性能最好,说明通过调整RE离子的掺杂浓度可以调控NBT-CTʒx Er3+陶瓷体系的上转换发光性能; (4)通过Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT样品的发射光谱进行对比,得出荧光发射光谱的特征峰均来自激活剂Er3+,Yb3+只起到敏化作用,可有效增强Er3+的上转换发光强度㊂参考文献[1]㊀HUANG W H,HE S,HAO A Z,et al.Structural phase transition,electrical and photoluminescent properties of Pr3+-doped(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3lead-free ferroelectric thin films[J].Journal of the European Ceramic Society,2018,38(5):2328-2334.[2]㊀DU P,LUO L H,LI W P,et al.Photoluminescence and electrical performance of smart material:Pr-doped(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-x CaTiO3ceramics[J].Journal of Alloys and Compounds,2013,551:219-223.[3]㊀MISHRA A,KHATUA D K,DE A,et al.Off-stoichiometry,structural-polar disorder and piezoelectricity enhancement in pre-MPB lead-freeNa0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3piezoceramic[J].Journal of Applied Physics,2019,125(21):214101.[4]㊀ADHIKARY G D,KHATUA D K,SENYSHYN A,et al.Long-period structural modulation on the global length scale as the characteristic featureof the morphotropic phase boundaries in the Na0.5Bi0.5TiO3based lead-free piezoelectrics[J].Acta Materialia,2019,164:749-760. [5]㊀XIA X,JIANG X P,CHEN C,et al.Enhanced piezoelectric performance and orange-red emission of Sm3+doped(Na1/2Bi1/2)TiO3based lead-free ceramics[J].Ceramics International,2017,43(1):376-384.[6]㊀ZHANG Q W,CHEN K,WANG L L,et al.A highly efficient,orange light-emitting(K0.5Na0.5)NbO3ʒSm3+/Zr4+lead-free piezoelectricmaterial with superior water resistance behavior[J].Journal of Materials Chemistry C,2015,3(20):5275-5284.[7]㊀CHEN S,WU M J,AN L Q,et al.Strong green and red upconversion emission in Er3+-doped Na1/2Bi1/2TiO3ceramics[J].Journal of theAmerican Ceramic Society,2007,90(2):664-666.[8]㊀LIU M L,LEI F Y,JIANG N,et al.Enhanced piezoelectricity,bright up-conversion and down-conversion photoluminescence in Er3+doped0.94(BiNa)0.5TiO3-0.06BaTiO3multifunctional ceramics[J].Materials Research Bulletin,2016,74:62-69.[9]㊀Ma C L,Wang X Y,Tan W S,et al.Enhanced photoluminescence and ferro/piezoelectric performance in piezo-luminescent materials withoutstanding water resistance and thermal stability[J].Dalton transactions,2020,49(17):5581-5589.[10]㊀REN Y T,YANG Z W,LI M J,et al.Upconversion luminescence modification induced near infrared luminescence enhancement of Bi2Ti2O7ʒYb3+,Er3+inverse opals[J].Journal of Luminescence,2019,208:150-154.[11]㊀LIN C,WU X,LIN M,et al.Optical,luminescent and optical temperature sensing properties of(K0.5Na0.5)NbO3-ErBiO3transparent ceramics[J].Journal of Alloys and Compounds,2017,706:156-163.[12]㊀KHATUA D K,AGARWAL A,KUMAR N,et al.Probing local structure of the morphotropic phase boundary composition of Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3using rare-earth photoluminescence as a technique[J].Acta Materialia,2018,145:429-436.[13]㊀SCHLAGHECKEN G,GOTTMANN J,KREUTZ E W,et al.Pulsed laser deposition of ErʒBaTiO3for planar waveguides[J].Applied PhysicsA,2004,79(4/5/6):1255-1257.[14]㊀AUZEL F.Upconversion and anti-stokes processes with f and d ions in solids[J].ChemInform,2004,35(16):no.[15]㊀YU X C,SONG F,WANG W T,et parison of optical parameters and luminescence between Er3+/Yb3+codoped phosphate glassceramics and precursor glasses[J].Journal of Applied Physics,2009,104(11):113105.[16]㊀SHANNON R D.Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides[J].ActaCrystallographica Section A,1976,32(5):751-767.[17]㊀马春林,周㊀越,翟章印,等.Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究[J].淮阴师范学院学报(自然科学版),2019,18(3):228-232.MA C L,ZHOU Y,ZHAI Z Y,et al.Properties of Er3+doped0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3piezoelectric ceramics[J].Journal of Huaiyin Teachers College(Natural Science Edition),2019,18(3):228-232(in Chinese).[18]㊀ZHAO J,LU Z,YIN Y,et al.Upconversion luminescence with tunable lifetime in NaYF4ʒYb,Er nanocrystals:role of nanocrystal size[J].Nanoscale,2013,5(3):944-952.。

刘桂香等：共沉淀法制备ZnO基纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻的电性能・ 359 ・第41卷第3期DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.14 Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备与发光性能任晓娇，杨魁胜，李慧，张义鑫(长春理工大学材料科学与工程学院，长春 130022)摘要：采用水热法制备出NaY(WO4):Yb3+,Er3+纳米发光粉。

通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征了制备的发光粉样品；研究了不同Yb/Er摩尔比对发光强度的影响。

结果表明：Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2属于四方晶系，其粒径在30nm左右，且分散均匀。

当Yb/Er摩尔比为4:1时，NaY(WO4):Yb3+,Er3+发光粉样品的发射峰强度达到了最大值。

用980nm激光对其进行激发，在室温下观察到了410、524、553和656nm的发射峰，分别对应于2H9/2→4I15/2，2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁。

根据激发功率与发光强度的关系得出410、524、553和656nm发射峰均为双光子过程。

关键词：镱和铒共掺钨酸钇钠:；纳米晶；水热法；上转换发光中图分类号：O764 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0359–05网络出版时间：网络出版地址：Preparation and Luminescence Property of Yb3+ and Er3+ Co-doped NaY(WO4)2 NanocrystalREN Xiaojiao，YANG Kuisheng，LI Hui，ZHANG Yixin(College of Materials Science and Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)Abstract: The NaY(WO4)2:Yb3+,Er3+ nanocrystals were synthesized by the hydrothermal method. The nanocrystal samples prepared were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The effect of Yb/Er mole ratio on the up-conversion luminescence intensity of the NaY(WO4)2:Yb3+,Er3 was also investigated. The results show that the NaY(WO4)2: Yb3+,Er3+ nanocrystals with the size of 30nm belong to a tetragonal system. The luminescence intensity of nanocrystal samples was more intensive at a mole ratio of Yb/Er of 4:1. The emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm corresponding to 2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2 transitions of Er3+ ions, respectively, were observed at room temperature under 980nm laser excitation. According to the relationship between the exciting power and luminous intensity, the emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm were all belong to two-photon absorption processes.Key words: ytterbium and erbium co-doped yttrium sodium tungstate;nanocrystals; hydrothermal method; up-conversion luminescence稀土发光材料广泛应用于显像显示、生物技术等诸多领域[1–2]。

Yb3+-Er3+共掺杂上转换发光材料的温度传感特性研究Yb3+/Er3+共掺杂上转换发光材料的温度传感特性研究摘要：随着科技的进步，温度传感器已经广泛应用于各个领域，因此研究开发高性能的温度传感材料显得尤为重要。

本研究通过掺杂Yb3+和Er3+离子到上转换发光材料中，研究了材料的温度传感特性。

实验结果表明，该材料在不同温度下呈现出不同的发光特性，因此具备了良好的温度传感潜力。

1. 引言温度传感技术在工业和科学领域发挥着重要作用。

传统的温度传感器主要基于热电效应、电阻效应或热敏电阻等原理，但由于这些方法存在一些局限性，如响应速度慢、温度分辨率低等问题，因此需要开发新型高性能的温度传感材料来解决这些问题。

2. 实验方法本研究选取了具有上转换发光特性的材料，通过掺杂Yb3+和Er3+离子来修改其发光性能。

具体的实验步骤如下：首先，采用溶剂烧蚀法制备出Yb3+/Er3+共掺杂的上转换发光材料；然后，借助X射线衍射仪分析其晶体结构和纯度；接着，利用扫描电子显微镜观察材料的显微形貌和颗粒大小；最后，通过光谱仪测量材料的发光光谱，研究其温度响应性能。

3. 结果与讨论实验结果显示，掺杂Yb3+和Er3+离子后，材料的发光峰值发生了明显变化。

在室温下，材料的主要发光峰位于1.5 μm处，随着温度的升高，发光峰逐渐向高能量方向移动。

这表明，Yb3+/Er3+共掺杂的材料在不同温度下具有不同的发光特性，可以用作温度传感材料。

进一步的研究发现，Yb3+/Er3+共掺杂材料的发光强度随温度的升高而下降。

在低温下，离子间的能量转移受到限制，因此发光强度较高；而在高温下，能量转移变得更加频繁，导致发光强度的降低。

这种温度敏感的发光特性使得Yb3+/Er3+共掺杂材料可以被应用于温度传感器中，实现温度的快速准确检测。

此外，本研究还研究了Yb3+/Er3+共掺杂材料的稳定性。

实验结果显示，随着温度的升高，材料的发光强度逐渐降低，但变化幅度较小。

Er3+及Er3+Yb3+共掺杂YAGG激光陶瓷原料的制备及性能研究的开题报告题目: Er3+及Er3+Yb3+共掺杂YAGG激光陶瓷原料的制备及性能研究背景和意义:激光陶瓷作为一种新兴的固体激光材料，具有优异的光学性能、热学性能、力学性能和化学稳定性等优点，被广泛应用于激光器、激光雷达、光纤通讯、医学等领域。

其中，YAGG材料因其较大的能量传输参数和较高的光学境界温度，成为研究的热点。

近年来，随着掺杂离子的研究不断深入，Er3+和Yb3+掺杂已成为研究的热点。

Er3+具有窄带谱线、长寿命、低阈值等特点，在超快激光、光放大器、激光振荡器和全光逻辑等领域具有广泛的应用前景。

而Yb3+是一种优秀的吸收和放大离子，由于其跃迁的波长在光纤通讯中非常重要，因此被广泛应用于光纤通讯和光学放大器。

然而，单一元素的掺杂往往难以满足实际需求。

因此，Er3+和Yb3+的共掺杂被广泛研究。

Er3+和Yb3+共掺杂具有许多优势，如增加吸收截面、增强激发态的浓度和可逆性以及提高激光器的效率和性能等。

因此，本研究旨在制备Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料，并测试其光学和激光性能，探究其在激光器、光学通信、医学等领域的应用前景。

研究内容和方案:1. 制备Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料。

通过固相反应法或水热法制备Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料，并对原料进行分析和表征，包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）和热重分析（TGA）等。

2. 测量Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料的光学性能。

通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究Er3+和Yb3+的激发和发射特性，包括吸收截面、发射截面、荧光寿命等。

3. 测量Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料的激光性能。

通过测试Er3+和Yb3+共掺杂的YAGG激光陶瓷原料的荧光和激光性能，包括激发波长、发射波长、发射光谱、激光阈值、激光功率等。