摻雜型Ce3+-YAG晶體光纖白光源品質(zhì)改善研究.pdf

1、白光LED是一種新型白光源,具有效率高、壽命長、不易破損,節(jié)能環(huán)保等傳統(tǒng)光源無法比擬的優(yōu)點(diǎn),有望取代目前常用的熒光燈和白熾燈,成為新一代照明光源,具有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)白光LED有多種方案,由于操作簡單及藍(lán)光轉(zhuǎn)換效率高,目前在藍(lán)光LED芯片上涂覆發(fā)黃光的Ce3+:YAG熒光粉已成為白光LED制作的主導(dǎo)方案。但是,用此方式制作的白光LED最大的不足是顯色性偏低,主要原因是紅光區(qū)域的熒光太弱。為解決這個問題,可采用在Ce3+:YAG熒光體

2、中摻入能被藍(lán)光激發(fā)的發(fā)紅光的稀土離子,如Sm3+、Eu3+、Pr3+等來改善白光源的品質(zhì)。
　　 本論文采用激光加熱基座法(以下簡稱LHPG法)制備了白光源用Ce3+,Sm3+:YAG、Ce3+,Eu3+:YAG與Cea+,Eu3+:TAG晶體光纖以及Ce3+,Pr3+:YAG晶體光纖熒光材料,對其熒光光譜、白光源色坐標(biāo)、色溫和顯色指數(shù)等進(jìn)行了測試分析。
　　 論文對摻雜不同濃度Sm3+離子白光源用Ce3+,Sm3+:Y

3、AG晶體光纖進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:Sm3+離子的摻入使熒光譜中出現(xiàn)了Sm3+的三個主要發(fā)射峰567nm,601nm和617nm,他們分別對應(yīng)4G5/2→6H5/2(567nm),4G5/2→6H7/2(601nm)和4G5/2→6H9/2(617nm)的能級躍遷。隨著Sm3+濃度的增加,Sm3+的發(fā)光強(qiáng)度先增大,濃度為3％時(shí)發(fā)光強(qiáng)度最大,大于3％后開始減小,發(fā)生了濃度猝滅的現(xiàn)象,論文對其濃度猝滅現(xiàn)象進(jìn)行了理論解釋。對Sm3+離子摻雜濃度

4、為3％的Ce3+,Sm3+:YAG晶體光纖熒光光譜與460nm藍(lán)光混合后所形成白光的品質(zhì)進(jìn)行了測試,測出白光的光譜圖和色度圖,其色坐標(biāo)為x=0.304,y=0.362,色溫為5747,顯色指數(shù)為68,比市售白光源的品質(zhì)有了改善。為了進(jìn)一步改善白光源品質(zhì),在摻雜Sm3+離子的基礎(chǔ)上又摻入了發(fā)射帶狀光譜的Cr3+離子,其熒光峰在700nm左右,未對白光源品質(zhì)有明顯改善。
　　 對摻雜Eu3+離子的白光源用Ce3+,Eu3+:YAG晶

5、體光纖的研究表明,Eu3+和Ce3+共摻入YAG晶格中時(shí),460nm的光不足以使Eu3+離子產(chǎn)生紅光輻射。對其原因進(jìn)行了分析和推測。當(dāng)Y3+離子完全被Tb3+離子代替時(shí),在TAG晶體中,460nm的泵浦光引起了Eu3+的發(fā)射。這說明在TAG晶體中,Ce3+可以做為敏化劑直接將能量傳遞給Eu3+或者通過Tb將能量傳遞給激活劑Eu3+,當(dāng)引入Tb后,激活能量將從Tb3+(5D4→7FJ)轉(zhuǎn)移到激活劑Eu3+(7FJ→5DJ)。同時(shí)論文用能級

6、圖對其發(fā)光機(jī)制進(jìn)行了解釋。實(shí)驗(yàn)測得Ce3+,Eu3+:TAG晶體光纖熒光光譜與460nm藍(lán)光混合后所形成白光的品質(zhì)較市售白光源有了較大改善。其色坐標(biāo)為x=0.347,y=0.338,色溫為5199,顯色指數(shù)達(dá)79。
　　 摻雜Pr3+離子的Ce3+,Pr3+:YAG晶體光纖材料也可以提高白光源的品質(zhì)。摻入pr3+后,主要在610nm處出現(xiàn)了一個強(qiáng)度較大的銳線譜,它是由Pr3+離子1D2→3H4能級躍遷產(chǎn)生的。對其發(fā)光機(jī)制用能級圖

7、給予了解釋。Ce3+,Pr3+:YAG晶體光纖熒光光譜與460nm藍(lán)光混合所形成白光的色坐標(biāo)為x=0.323,y=0.343,色溫為5711,顯色指數(shù)為80。由于Tb3+離子可以使Ce3+:YAG的熒光譜發(fā)生紅移,所以為了進(jìn)一步改善白光源品質(zhì),制備了共摻Pr3+和Tb3+離子的晶體光纖,而實(shí)驗(yàn)中卻觀察到Pr3+離子的猝滅現(xiàn)象,說明Tb3+離子充當(dāng)了pr3+離子的猝滅劑。
　　 研究結(jié)果表明,用基于Ce3+:YAG晶體光纖為主體的