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1 绪论 (3)1.1 LED简介 (3)1.2 LED简介和构成 (3)1.3 LED屏的分类 (4)1.3.1 颜色可以分为 (4)1.3.2按显示器件分类 (5)1.3.3按显示方式分类 (5)1.3.4按发光点直径分类 (6)1.3.5.按显示方式分类 (6)2 LED点阵显示屏 (7)2.1 LED显示屏的提出 (7)2.2 LED显示屏的需求 (7)2.3 LED显示屏的开发环境 (8)2.3.1 显示屏驱动电路的选择 (8)2.3.2 亮度连续可调 (8)2.3.3 串行口的选择 (9)3 系统的具体设计与实现 (10)3.1 系统总框图 (10)3.2 硬件条件 (10)3.3 驱动部分 (11)3.3.1 LED显示屏行驱动电路 (11)3.3.2 LED显示屏列驱动电路 (12)3.4 亮度连续可调 (13)3.5 刷新频率的计算 (13)3.6 键盘 (13)3.7 软件方面 (14)3.7.1 主程序的流程图 (14)3.7.2 按键程序 (15)3.7.3 行列的扫描 (15)4 AT89S52部分程序码 (16)5 测试、结果及分析 (17)5.1 基本功能 (17)5.2 发挥部分功能 (17)5.3 其他发挥部分功能 (17)6 总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1 绪论1.1 概述LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。[9]它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点,在短短的十来年中,迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。[5]1.2 LED简介和构成LED(Light Emitting Diode)即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。[9] LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。[4]近几年来,它得到迅猛的发展和广泛的应用。从七十年代起,已有人开始用LED做为发光像素研制LED显示器。随着微机技术的发展和LED器件的成熟,LED 显示屏也得到迅猛的发展。目前已研制出多种规格的LED 屏,从色彩上讲有单色、多色、全色显示屏,从显示尺寸上讲,LED屏现已做到了数百平方米。[4]现已形成了一个新兴的高科技产业。最近,蓝色、纯绿色超高亮发光二极管相继研制成功并已商品化,用LED制成室外"大彩电"已成为现实,它标志着 LED显示技术达到了一个新的高度。LED显示屏是用发光二极管作显示像素而构成的显示屏,受空间限制小,适合于几平方米到几百平方米的屏幕,在此范围内和其它几种屏幕相比有较强优势,可表现文字、图形、图像、动画和视频,能较好地适应各种使用环境。[5] LED显示屏系统一般由微机、发送控制板、接收控制板、显示屏屏体、稳压电源及金属框架等部分构成。[5](1)微机微机主要用于大屏幕系统的操作和控制,体现在上层软件部分。用来制作、编辑欲显示的内容,包括文字、图像、表格,并设置各种节目的播放顺序及画面停留时间等。编辑完成后,微机用来运行播放制作好的内容。微机播放时,内容在微机的显示器上显示出来。电子信息与科学技术在现代工程管理中的应用【摘要】近年来,我国经济的迅猛发展把工程管理推入了人们的视野。随着社会的进步与发展,计算机信息技术发展水平也日渐提高,采用信息技术应用到工程管理中,其工作间将会大大减少,工作质量、工作效率也会得到大大提高。因此,电子信息和科学技术在现代工工程管理中的应用在我国现实生活中具有着十分重要的意义。【关键词】电子信息;科学技术;工程管理;应用在当前,随着电子信息科学技术的发展,在工程管理的领域中,以计算机信息技术为主的电子信息技术,越来越得到重视,尤其是在建筑工程管理领域中,将计算机电子信息技术与工程管理进行有效的结合,促进两者的共同进步和发展,不仅能使计算机的电子信息技术得到运用,还能提高工程的管理质量,在建筑工程造价管理和项目管理以及施工管理的工作中都产生了重要的作用。1 电子信息科学技术在工程领域中的应用现状企业的信息化管理系统是集组织模式、企业规范、业务流程以及信息技术为一体的综合化管理体系。计算机中的应用改变了传统的工程管理方法,提高了劳动生产力。但在施工的生产管理、施工过程的控制和监督等方面还是比较落后的。如何使用计算机信息技术对建筑业结构进行优化,如何提高企业与项目的管理水平,以及如何提高劳动生产率都是值得认真探讨和研究的紧迫课题。我国现代的工程承包、施工内容都非常丰富、涉及面极广、建设周期较长,加上经济环境错综复杂,使我国工程建设企业都面临着潜在风险。所以,如何利用快速发展的信息技术来对落后的局面进行改善,已变成企业首要解决的工作。从工程管理程序上来分析,工程管理的思路是信息分析、投标报价、工程施工、工程财务结算。财务领域和投标的计算机应用,在一般企业中只是作为工具使用,并未体现管理的功能。大型企业具有雄厚实力与规范管理,都在乎计算机信息技术的应用。在目前,市场上所引用的项目工程管理软件,主要侧重工程施工的进度控制与资源的总体调配,涉及工程管理中的高层理论化管理。但在我国实际使用中却不能适应工程的变化,资源的调配计划确实做得很好,但施工现场物资资源的调用没有按原计划进行,导致计划的全盘落空。针对现场管理的重要环节,并没有应用到采购、存储、领出和工地消耗为一体的计算机管理系统。工程的进度一直都以来是工程施工的首要任务,工程的按时完成是最重要的。但是,要提高企业的经济效益,只是讲进度是不够的,成本控制是效益的体现,随着市场的经济体制逐渐成熟,成本控制已成为施工企业中重要任务。2 电子信息科学技术在建筑项目工程管理中的功能建筑工程的项目管理是脑力劳动,它主要是依据建筑工程建设工作的实践经验,处理协调各方面的要求,把各项目资源分配到时间节点和恰当环境中,实施动态调整,以合理经济的方式完成预定的目的。电子信息科学技术在建筑工程的项目管理功能主要有以下几点:2.1 完成建筑工程在企业内部进行数据共享现代化的建筑工程项目中的电子信息科学技术系统运用了相对完善的数据管理,它的最大优势是确保数据共享。建筑工程项目管理可以利用那些管理数据共享作为企业内部所采用的标准。现代数据库的管理系统能够运用搜索方法,从上百万数据中寻找到指定的数据,这个过程只需要短短的几秒钟就可以实现了。2.2 保证统计的数据具有准确性建筑项目的资料数据能够以动态的方式将准确性的指定内容提交给工程项目管理人员,防止了人为因素所带来的各种缺点,有效的阻止了时间上的拖延和实际状况的错误判定。如果不能有效的解决这些问题,就会给工程项目带来不便。电子信息科学技术对工程项目进行模拟实施,在较短的时间内把同一项目进行千万次的模拟,因此,统计信息能帮助建筑工程的管理人员进行有效的实施决策管理。2.3 完成数据间的通信通过电子信息科学技术和网络技术,能完成建筑工程管理人员间的信息通信和发布,通过网络技术和公用传讯方式可以将企业总部和建设的施工现场联系起来,从而使供货商和各方之间进行信息交流,完成对远程数据的管理。3 提高工程管理电子信息科学技术应用水平的措施3.1 在掌握施工项目管理的信息化基础上,制定正确计划将电子信息科学技术应用于建筑项目工程管理是工作中的重要内容。不能只把信息化应用看作企业点缀,要把信息化的应用落到实处,处理建筑工程管理中的紧要问题,从而最大程度的发挥信息化技术作用。提高工程施工中的效率和水平对企业发展具有重要意义,所以,我们要利用电子信息科学技术来改造目前的水平与技术。提高工程管理的信息化,关键之处在于电子信息科学技术在其应用水平上的高低。企业要根据建筑工程施工管理所涉及到信息的存储自动化、信息的收集自动化、信息的检索工具化等技术和实际的管理水平,要制定出正确的计划,用科学的方法处理施工中出现的问题,进而最大化的实现现代化信息科学技术的有效率,逐步建立、完善工程施工的管理信息系统。3.2 运用因特网、局域网等载体,实现信息共享和网上公办社会的不断发展,使建设项目的规模逐步扩大,建筑工程所涉及到的单位比较的多,文件和相关信息也繁多复杂。过往的项目管理信息方式都是以纸为分析、记录的载体,分析整理后的数据还要一层层的经过多个部门进行转交,最后到达决策者的手中。这样的办公方式不仅仅浪费时间、财力和人力,还会降低工作效率,最主要的原因是因为转交次数过多而导致信息交流的完好性和有效性受到了严重的影响。因此,在这个信息的时代,要运用科学有效的信息技术来分析、传输第一手信息,并及时向决策者转达信息,从而才能提高工程施工的管理水平。3.3 开发相关的应用系统在因特网上开发出各种工程项目的信息管理系统,建立大的数据库和链接,把网上查询、网上投标、网上材料采购、网上会议等信息公布在大家面前,向有意向人员展现出一个信息交流和共享的平台,把纵向的信息交流方式转变为平行,这样的方法不仅能提高工作效率和信息准确性,还能促进企业间的沟通和合作,提高决策的准确度。在施工的过程中,也要把项目管理的信息系统与技术软件应用到该过程的管理,从而提高管理水平和效率。4 结束语综上所述,我国在建筑项目工程管理所采用信息化发展获得了较大的成功。但与国外的信息化技术相比,我国还存在着很大的问题。每个企业都应该根据自身的实际情况,科学合理的把信息技术应用到工程管理中,从而提高工作效率,从企业的长远发展来看,信息化技术对企业发展具有着深远意义。完
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当PN 节外加正向电压时（P 型半导体接电源正极，N 型半导体接电源负极），外电场与内电场作用，总的效果是削弱内电场，从而空穴和电子可以再向对方区域扩散形成稳定的电流。此时高能态的电子与空穴复合时就把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转化成光能（见图2）。当然在发光二极管的PN 节上加反向电压（P 型半导体接电源负极，N 型半导体接电源正极），由于内电场被加强，所以进一步阻止了多数载流子的扩散运动，电路不能导通就不能发光。
值得注意的是，不是所有的半导体材料都能用来做成发光二极管的，目前用得较多的是GaP(磷化稼)，GaAsP(磷砷化稼)等。通常的LED 结构见图3。
参考文献：《LED 原理与应用》 杨先 大众科技 2010 年第12 期
LED的性能及优、缺点:辉度低 功率小
在工作原理上的差别：LED是利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光，而LD是受激辐射复合发光。在结构上的差别：LD有光学谐振腔，使产生的光子在腔内振荡放大，LED没有谐振腔。性能上的差别 ：LED没有阈值特性 ,光谱密度比LD高几个数量级 , LED输出光功率小,发散角大。LED其特点： ①不存在阈值特性 ②不存在模式分配噪音 ③工作稳定，无需温控 ④工作寿命长 ⑤成品率高，价格便宜。
LED的应用优势1、前言 能源危机、温室效应以及生态环境的日益恶化时刻提醒着人们，地球已经疲惫不堪，改变人们的能源获取方式以及提高能源利用率已经成为当前世人的共识。由于在世界电力的使用结构中，照明用电约占总用电量的19％；英国布赖恩•爱德华兹在其编写的《可持续性建筑》中指出，在英国消耗的全部能源当中，大约有一半与建筑有关，而建筑的人工照明耗能则占其建筑耗能总量的15％～50％；在我国照明用电约占全国总用电量的12％，而且我国每年的照明用电增速（保守估计）大约为5％。从上面的数据我们可以看出，虽然因各国经济发展的水平不同，照明用电所占比重也有所差别，但是照明耗能已经成为了各国能源消费的重要组成部分。照明节能问题也就成了各国政府及专业人员必须面对的棘手问题。新型高效光源，特别是白色光源（适用于一般照明）的发展对于大幅度降低照明用电量具有很重要的作用，因为它可以降低电能消耗增长速度，进而减少新增电网容量的费用，降低能源消耗以及减少向大气中排放的温室气体及其他污染物。LED，特别是白色光LED，因其与传统光源相比所具有的理论以及现实的优越性，受到广大专业人士的青睐。它的出现也为照明界开拓出了一个全新的技术领域，并为照明节能设计提供了更多的选择。笔者将就LED的性能、现状等作简要的介绍和分析。2、LED的优势正如上文所述，作为一种冷光源，LED具有很多传统光源所不能比拟的优势。（1）不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输。 （2）灯源单元较小，使得布灯更为灵活，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。 （3）能够较好地控制发光光谱组成，从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明，如图1所示。 （4）理论上具有与传统光源相比更高的发光效率，理论上LED的发光效率大于200lm/W，从而具有相当巨大的节能潜力。 （5）寿命更长，实验室寿命可达100000h，且光源可以频繁地亮灭，而不会影响其寿命，并且启动速度非常快。 （6）可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小，从而发出各种颜色的光线，且彩度更高，如图2所示。 （7）光源中不添加汞，有利于保护环境。 （8）LED发光具有很强的方向性，从而可以更好地控制光线，提高系统的照明效率。比如，ChipsChipalkatti在美国光电产业发展协会（OIDA）举办的半导体照明研讨会上发表的《LEDSystemsforLighting：WheretheRubberHitstheRoad》指出：尽管15W荧光灯的发光效能大约为60lm/W，但是经过灯具的折减就变为了35lm/W，如果再考虑照射到目标区域以外的光线，则只有30lm/W。而半导体光源在这些环节上的折减则会少很多。 （9）使用低压直流电，具有负载小、干扰弱的优点。与传统光源相比，LED特别是白光LED在一般照明领域中的优势和节能潜力，使它日益受到政府部门及相关专业人员的关注，也成为了当前半导体研究领域以及照明产业中的热点。继美国发起了Solid－StateLighting（SSL）R＆DPor-tfolio以支持本国的LED研究、开发项目后，欧洲、韩国、日本也都纷纷制定了政府资助的研究计划以支持半导体照明产业的迅速发展。正是在各国政府的支持以及巨大的市场潜力引导下，各大照明企业也纷纷投入巨大的财力和研究力量，以期在这个新兴市场上获得先机。也正是由于这种竞争，才促使半导体照明业取得了迅猛发展和突破：Cree公司开发出发光效能为74lm/W的白色LED，LaminaCeramics公司也封装出额定光通为120lm的当前最紧凑的RGB型LED光源……一系列技术上的突破向我们预示着一个新的照明时代的到来。但是作为一个新兴的技术领域，半导体照明行业还处于一个快速发展阶段，科技进步令我们感到欣喜，但是我们还要意识到无论是技术环节还是行业的规章制度，与传统的光源相比，都还不成熟不健全。要真正实现用LED代替传统光源还有一段很长的路要走，还有很多技术难题需要解决。3、LED技术难题理论上LED的发光效能可以高达200lm/W以上，而现有的白光LED则只有70lm/W左右，与节能型荧光灯相比还有一定差距；而且其价格与传统光源相比也有很大的劣势（见右上表）。因此如何尽快把LED的优势真正发挥出来也就成为现在相关从业人员所必须要面对的技术难题。而要真正开拓出一个全新的半导体照明时代，我们还要从以下几个方面努力攻克技术难题以及进一步规范半导体照明市场。3.1、LED芯片芯片是LED的核心，它的内部量子效率的高低直接影响到LED的发光效能，非辐射复合率则决定着芯片产热的大小。可以说只有制造出具有良好质量的LED芯片，才可能有性能优越的LED光源。为了能够尽量提高内部量子效率以及减少无辐射复合率，主要从两个方面来改善芯片质量，也就是选择合理的芯片结构和控制芯片的缺陷密度。LED芯片的结构有单异质结构、双异质结构以及量子阱结构等，它对发光效率具有很大的影响。目前使用最为广泛且最有效率的芯片结构为多量子阱结构（Multi－QuantumWellStructure）。对于LED而言，外延片与衬底的晶格常数以及热涨系数是否匹配、外延片制备工艺等都会直接影响晶格的缺陷密度。这些缺陷可能在某些条件下，特别是对于Ⅲ－氮的发光可能有利，但是就大部分情况而言，因为这些缺陷的存在，会缩短芯片的连续工作寿命，减少载流子密度进而降低发光输出，以及可能成为无辐射复合中心。因此如何选择合理的芯片结构，了解晶格缺陷对LED芯片发光的影响机理从而更好地控制不利缺陷的产生，也就成为了当前我们所必须面对的重要课题之一。3.2、LED封装与散热LED的封装必须要处理好：应该尽量减少光线在LED内部全反射，增加衬底基板反射率，从而使尽量多的光线能够透射出来，提高LED的外部量子效率，也就是增加LED的发光效能。现有技术包括衬底剥离技术（Lift－off）、Flip－Chip技术等。还应该选择新型的封装材料，以减少因为紫外线照射而引起的封装材料发黄等带来的颜色变化。LED的散热问题是影响LED驱动电流提升的一个重要因素。根据下列公式： TJ＝TA+PD（θJ-P+θP-A）=TA+PDθJ-A 其中，TJ——p－n结处的温度； TA——环境温度； PD——耗散功率； θJ-P——结点与阴极插头之间的热阻； θP-A——阴极插头与空气之间的热阻；LED芯片结点处的温度TA直接影响到LED的寿命，因此LED的散热能力强弱就限制了LED功率的大小，以及安装使用环境的温度。3.3、白光LED如何能制备出具有高显色性、高发光效能的白光LED，是LED能够在一般照明中广泛使用的一个前提。对于白光LED而言，发光效能、显色性以及成本都决定着它在照明市场中的竞争力。当前制备白光LED的方法可以分为三种：红、绿、蓝（RGB）多芯片组合白光技术，单芯片加荧光粉合成白光技术以及MOCVA直接生长多有源区的白光LED技术。几种技术相比而言，除了正在处于研究探索阶段的MOCVA直接生长多有源区的白光LED技术外，虽然RGB型LED具有发光效能高、显色性好等优点，但是三种芯片性能的不同，使得它们因驱动电流或温度等因素的影响而发生色漂移，影响照明稳定性。而对于单芯片加荧光粉合成白光技术，又分为了蓝光芯片与黄光荧光粉型LED和紫外线LED加RGB荧光粉LED。蓝黄光LED缺失红光部分，因而有很难发出具有高显色性白光（R85），同时还会产生Halo效应（有方向性的LED出光和荧光粉的散射光角分布不一样）等缺陷；而紫外线LED加RGB荧光粉LED则克服了这些不足，成为了当前性能较好的一种白光LED。4、结束语LED以其巨大的节能潜力以及良好的照明性能为我们打开了一个全新的技术领域。但是它也面临着上文所提出的诸多技术和制度上的障碍，使得LED产品的价格仍然非常的昂贵，性能容易受到外部环境条件的影响，而且由于对晶体性能的研究仍然未完全成熟，制约着LED的进一步推广。当然这一切都不能阻止一个全新照明时代的到来，LED是属于21世纪的绿色光源。但它可能更多地属于未来，正如美国能源部2002年编写的《LightEmittingDiodes（LEDs）forGeneralIllumination》中预期的，LED要到2012年左右才能够在照明中取代荧光灯。在我们的照明设计过程中，我们应该以一种理性的态度去看待LED的应用，应该在真正了解LED性能前提下，根据环境的条件，合理地选择使用LED，才能真正创造出一个节能而优质的照明光环境。
钙钛矿纳米晶体是发光二极管（LED）的特殊候选材料。然而，它们在固体薄膜中不稳定，这破坏了它们作为LED的潜力。
在这里，美国洛斯阿拉莫斯实验室等单位的研究人员证明了 稳定在金属-有机框架（MOF）薄膜中的钙钛矿纳米晶体可以制造出明亮和稳定的LED 。MOF薄膜中的钙钛矿纳米晶可以在连续的紫外光照射、热应力和电应力下保持光致发光和电致发光。光学和X射线光谱显示，强发射源于局域载流子复合。由钙钛矿型MOF纳米晶体制成的发光二极管的最大外量子效率超过15%，超过105 cdm 2的高亮度。在LED工作过程中，通过MOF基质的保护，纳米晶体可以得到很好的保护，没有离子迁移或晶体合并，可以有50小时以上的稳定性能。相关论文以题目为“Bright and stable light-emitting diodes made with perovskite nanocrystals stabilized in metal–organic frameworks”于2021年发表在Nature Photonics期刊上。
论文链接：
金属卤化物钙钛矿纳米晶体是新兴的光发射器，具有可调谐的光学带隙、改进的颜色纯度和高光致发光量子产率（PLQY）。这些特性归因于纳米结构中的限制效应、电子-空穴对结合能和电荷局部化。可使用溶液法制备薄膜，这使得钙钛矿纳米晶体成为发光二极管（LED）、激光器和辐射闪烁体中应用的诱人候选材料。令人印象深刻的是，基于钙钛矿纳米晶的LED已经达到了创纪录的超过20%的外部量子效率（EQE）值。尽管有这些优点，稳定钙钛矿纳米晶体仍然是一个挑战。研究表明，在环境条件下，CsPbBr 3纳米晶可以合并到体相，使发射特性猝灭十倍。也有人提出，在潮湿环境中，纳米晶体可以在恒定的紫外线（UV）照射下降解回其前驱体，这是用于显示器时的一个关键问题。
为了解决这些问题，人们进行了大量的努力来设计更坚固的配体，加入添加剂，并引入交联剂来保护纳米晶体免受周围环境的影响。为了解决这些瓶颈问题，最近一些有趣的概念巧妙地使用了金属-有机框架（MOF）作为基质，其中含有钙钛矿纳米晶体。此类系统表现出显著改善的材料稳定性，PLQY值超过50%。MOF的多孔性和钙钛矿型纳米晶体的光电特性相结合，使得该材料在光电化学和催化方面具有很高的应用前景。然而，这些研究大多集中在使用粉末，钙钛矿型MOF（PeMOF）结构从未被用作LED应用中的发射层。这主要是因为在沉积高质量二极管所需的均匀薄膜方面存在挑战。此外，为了实现有效的电荷注入，必须考虑通过加入大量绝缘组件在导电性方面进行权衡。（文：爱新觉罗星）
图1 | PEM薄膜的形成和表征。
图2 | PEMA薄膜的TEM图像分析。
图3 | LeD器件性能特征的分析。
光敏传感器，又叫光敏电阻，是检测光线强弱的一种传感器，关照越强，则其电阻越小。车辆前大灯控制模块利用光敏传感器的这一特性，可以自动点亮或关闭前大灯。
感应功能。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
你好，光敏传感器是最常见的传感器之一,它的种类繁多,主要有:光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管等等组成。它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。
）光源在发光过程中持续加热，电阻会持续增大，光照度会缓慢提升，从而影响实验数据。（2）光源电压不稳定，在一定范围内波动。
你在哪？在北京的话，可以去国图的电子阅览室下。外地大城市也应该有类似的场所。先上中国期刊网查查你要的论文吧。
光纤耦合的论文资料我有不少，但是测量串扰方面的论文好像没有。我做的论文是光纤放大器，里面讲很多耦合的内容。要的话可以发一些给你。下面这论文有一些特性参数，但不一定适合你的论文。你导师应该给出一些论文给你参考吧，不懂的可以上Q问我，白天我一般都在线光子晶体光纤及其耦合分析 【英文题名】 Research on Photonic Crystal Fibers and Coupling 【作者中文名】 陈丽颖; 【导师】 孙军强; 【学位授予单位】 华中科技大学; 【学科专业名称】 光学工程 【学位年度】 2006 【论文级别】 硕士 【网络出版投稿人】 华中科技大学 【网络出版投稿时间】 2008-02-19 【关键词】 光子晶体光纤; 等效折射率模型; 有限元分析法; 耦合损耗; 【英文关键词】 photonic crystal fiber; effective-index model; finite-element mathematical model; coupling losses; 【中文摘要】 近年来出现了一种新型结构的光纤——光子晶体光纤。光子晶体光纤是一种将二维光子晶体结构引入光纤中而制成,从截面上来看,它是在石英介质上周期性地分布一些空气孔,纤芯由中心缺陷形成。它的导光机理与传统光纤的全内反射方式有很大不同,利用光子晶体中存在的光子禁带效应导光,落在频率禁带范围内的光就不能在光子晶体中传播。在单模传输、色散、损耗以及非线性效应方面表现出了许多不同于传统光纤的优良特性。目前,对光子晶体光纤的研究表明,它将有广阔的应用天地。 本文分别用等效折射率法和有限元分析法对光子晶体光纤的模场分布情况进行了理论分析,得到了光子晶体光纤的模场分布情况随其结构参数变化的趋势,并用有限元分析法得到类似结果映证了结果的正确性。 本文进一步对全内反射型光子晶体光纤与传统单模光纤的耦合损耗情况进行了分析,得到了光子晶体光纤的结构参数对于耦合损耗的主要来源——模场失配损耗的... 【英文摘要】 In recent years, remarkable properties of optical fibers with a detect core region and a periodicity surrounding silica/air photonic crystal (PC) cladding have been reported. It is a kind of two dimensional photonic. Different from total internal reflection (TIR) of traditional fiber, photonics crystal fiber (PCF) guides wave through photonic band gap (PBG) effect. Light can’t propagate in PCF if its frequency failed into the band gap. So PCF represents lots of much remarkable properties than traditio...
如果你不知道如何写，但是又急着交。一个非常简便的方法，就是去知网上面找你要写的那方面的硕士论文，上面有完整的文献综述（那最好，你稍稍改动即可），如果是开题报告形式，你就可以找好它上面的内容（其实跟文献综述写的内容差不多，只是格式和形式不太一样）。你按照以下的提纲自己复制粘贴内容即可（我们这学期写了一篇文献综述），也有可能每个学校的要求提纲不太一样，不过都是差不多的不用太担心，主要是内容要找准： 1.论文题目：一般不超过25个字，要简练准确，副标题统一为“文献综述及研究思路”可分两行书写； 2.摘要：中文摘要字数应在300字左右，英文摘要与中文摘要内容要相对应； 3.关键词：关键词以3—5个为宜，应该尽量从《汉语主题词表》中选用，分号隔开； 4.正文：正文要符合一般学术论文的写作规范，内容层次分明，数据可靠，文字简练，观点正确，能运用现代经济学、管理学的分析方法，并能学会利用计量经济学、统计学等相关工具对所涉及的问题进行分析，文章主体字数为4000字以上。正文基本结构如下： 一、选题背景及选题意义 二、有关国内外研究成果综述 （一）国外研究成果 （二）国内研究成果 （三）对研究成果的评述（这个地方就不要把引用的写出来了，我被我们老师就批了） 三、基本研究思路（最好有图，把你参考的文章所有的提纲画一个简易图即可，不单是自己的文献综述，是你参考的整篇论文的内容） 四、研究方法及创新处 5.参考文献：参考文献应按文中引用出现的顺序列出，只列出作者直接阅读过、在正文中被引用过的文献资料，一律列在正文的末尾，特别在引用别人的科研成果时，应在引用处加以说明。每篇论文的参考文献一般不应少于五条。 希望对你有用~~
电子专业论文参考文献
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国家重点实验室建立以来,先后有LAP、KTP、双掺杂TGS、KNSBN、KTN、NdPP、NYAB、LT、DKDP、KDP、MHBA、BN等晶体材料的创新性研究工作受到了国际同行的广泛关注,获得了包括国家发明奖一等奖1项、 国家发明奖三等奖3项、国家发明奖四等奖2项、国家科技进步奖二等奖1项、国家科技进步奖三等奖1项在内的多项奖励 。 序号获奖名称主要研究人员获奖时间所获奖励1 人工合成优质高频石英晶体 韩建儒 陈焕矗 2000.1 国家教育部科技进步奖二等奖 2 1999-2000学年度省级三好学生 史伟 2000.6 山东省教育厅 3 实时测定晶体生长固液/液界面和边界层结构的方法和结晶器 于锡玲 2000.8 世界发明家国际协会国际发明金奖 4 功能晶体中缺陷的同步辐射白光形貌术和光学显微术研究 胡小波 王继扬 魏景谦 刘耀岗 刘宏 2000.12 省教育厅理论成果二等奖 5 晶体热效应对高功率端面泵浦Nd:YVO4. Nd:GdVO4激光器的影响研究 刘均海 邵宗书 王长青 祝莉 王继扬 2000.12 省教育厅理论成果一等奖 6 (八六三计划)先进个人 高樟寿 2001.2 国家科学技术部中国人民解放军总装备部 7 全国优秀博士学位论文 史伟 2002 中华人民共和国教育部 国务院学位委员会 8 一种规模化生长激光核聚变用大KDP晶体的新方法-四槽循环动法 高樟寿 鲁智宽 李毅平 王圣来 刘加民 2002.7 教育部科技成果完成者证书 教育部 9 钒酸酸钇（掺钕）单晶生长技术 孟宪林 祝俐 张怀金 董春明 徐炳超 魏景谦王长青 程瑞平 刘训民 2002.9 省科技进步奖二等奖 10 高抗光损伤磷酸钛氧钾晶体和大功率绿光激光器 邵宗书 王继扬 刘均海 刘耀岗 魏景谦 刘恩泉 2002.9 省技术发明奖二等奖 11 山东省科学技术最高奖 蒋民华 2003.3 省长、韩寓群最高 12 电荷转移的对称性与分子的双光子吸收/辐射（荧光、激射）性能关系的研究 王筱梅导师：蒋民华 2003.8 全国优秀博士学位论文 13 半导体发光材料外延工艺与器件制造技术 山东华光光电子有限公司：黄柏标 徐现刚张晓阳 秦晓燕 2003.11 省科技进步奖一等奖 14 硅酸镓镧功能晶体及其电光Q开关器件 孔海宽导师：王继扬 2003.11 第八届“挑战杯” 全国大学生课外学术科技作品竞赛 二等奖 15 用纳米四氧化三钴制备锂电子电池正极材料钴酸锂 孙 洵（第五位） 2003.11 省科学技术进步奖一等奖 16 KDP（DKDP）晶体中散射颗粒的研究 孙询 许心光 房昌水 高樟寿 2003.12 省教育厅自然科学类三等奖 17 具有上转换发光性质的新型有机光功能化合物 方奇 刘志强 崔月芝 蒋民华 2003.12 省教育厅自然科学类一等奖 18 双金属硫氰酸盐配合物晶体的生长和性质研究 王新强 2004.7.16 山东省优秀博士学位论文 19 有机非线性光学材料和有机导体的分子工程及晶体工程 方奇 蒋民华 刘志强 任燕 2004.11 省科学技术奖：自然科学类一等奖 20 国家重点实验室计划先进 国家重点实验室 2004.11 中华人民共和国科学技术部 21 国家重点实验室计划先进个人 蒋民华 2004.11 中华人民共和国科学技术部 22 中国硅酸盐学会第六届青年科技奖 孙询 2005.1 中国硅酸盐学会 23 双金属硫氰酸盐配合物晶体的生长和性质研究 王新强 2005.1 教育部、国务院学位委员会、全国优秀博士学位论文 24 有机硼（Ⅲ）化合物的合成与三阶非线性光学性质 刘志强 2005.11.14 山东省学位委员会、2004年山东省优秀博士学位论文 25 电光聚合物光波导薄膜的制备及其物性研究 秦志辉 2005.11.14 山东省学位委员会 2005年山东省优秀硕士学位论文 26 新型纳米发光材料的制备、表征及发光机理的研究 吕孟凯 2005.11.30 省科学技术奖：自然科学奖三等奖 27 三硼酸铋晶体的生长和非线性光学性能研究 王继扬 2005.11.30 省科学技术奖：自然科学奖三等奖 28 含有硼氮硫杂原子的新型分子基光电功能材料 刘志强等 2005.12 山东高等学校优秀科研成果奖二等奖 29 硅酸镓镧系列单晶的生长和性能研究 袁多荣 2005.12 山东省高等学校优秀科研成果奖二等奖 30 山东省优秀研究生指导教师 房昌水 2006.12.8 山东省学位委员会、山东省教育厅、山东省财政厅 31 Yb及其它稀土元素掺杂四硼酸铝晶体的生长及性质研究 李静 2006.9.20 山东省优秀学位论文、山东省学位委员会、山东省教育厅 32 山东省优秀研究生指导教师 蒋民华 2006.12.8 山东省学位委员会、山东省教育厅、山东省财政厅 33 星型有机氮、硼光电子材料的研制 袁茂森 2006.12 山东省首届研究生优秀科技创新成果奖二等奖 34 求是杰出科技成就集体奖 蒋民华 2007.9.8 香港求是科技基金会 35 半导体纳米材料的制备及发光性质的研究 顾锋导师：吕孟凯 2007.7.5 山东省学位委员会、山东省教育厅2006年山东省优秀博士学位论文 36 新型纳米发光材料的控制合成及其光学性质的研究 周广军 2007.9 山东高等学校优秀科研成果奖三等奖 37 光学级硅酸钾澜晶体生长及其新型电光Q开关 王继扬 2007.12 建筑材料科学技术奖一等奖 38 新型半导体纳米材料控制合成及光电性能 吕孟凯 2007.12.22 上海市科学技术奖二等奖 39 两类硼酸盐激光自倍频晶体生长及激光应用基础研究 王继扬 2008.1.25 自然科学奖 教育部一等奖 40 系列钒酸盐晶体生长和激光应用基础研究 张怀金 2009.01 教育部自然科学奖一等奖 41 新型系列钒酸盐晶体生长及其脉冲能量增强效应研究 于浩海 2009.6.26 山东省优秀学位论文 42 KBBF族深紫外非线性光学晶体的发现、生长和应用 王继扬 2009.12 北京市科学技术奖（第4位）一等奖 43 移动通讯用滤波器关键技术及产业化 王继扬 2009.12 国家科学技术进步二等奖 44 高品质铌酸锂系列晶体生长、后处理技术研究与开发 刘宏 2009.12 建筑材料科学技术奖一等奖 45 第三代（宽禁带）半导体军用电子材料和器件基础研究 胡小波 2009.12 国防科学技术进步奖一等奖 46 基于化学工程原理与方法的纳米材料合成与结构调控 吕孟凯、周广军 2011.1 教育部自然科学奖（2）一等奖 47 硼酸盐激光自倍频晶体制备技术及其小功率绿光激光器件商品化应用 王继杨、张怀金等 2012.12 国家技术发明奖二等奖 资料来自晶体材料国家重点实验室
稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究摘 要本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应法制备了PbF2: Er,Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中，制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。实验表明，在1064nm激光激发下，材料可以发射出绿色和红色荧光，是一种新型的红外激光显示材料。关键字：1064nm 上转换 红外激光显示 Er3+/Yb3+AbstractThis paper simply described the rare earth luminescence mechanism, the development of up-conversion materials and their applications were systematically explained. Present situation of the research on infrared up-conversion luminescence is also presented. PbF2 as matrix, ErY3 as activator and YbF3 as sensitizer were adopted to synthesize PbF2: Er,Yb up-conversion material with high temperature solid-phase reaction. A great emphasize was paid on the factors that effect on the luminescence properties of infrared laser displayed materials such as sinter temperature, time of sinter. The luminescence system of Er3+/Yb3+, their fluorescence spectrum and their character of up-conversion with 1064nm LD as an excitation source were studied. The experimental results that intense green and wed up-conversion emissions were observed under 1064nm LD excitation, which is a new type of infrared laser displayed materials.Key Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+目 录摘要Abstract第一章 绪论 11.1 稀土元素的光谱理论简介 11.1.1 稀土元素简介 11.1.2 稀土离子能级 11.1.3 晶体场理论 21.1.4 基质晶格的影响 21.2 上转换发光材料的发展概况 31.3 上转换发光的基本理论 41.3.1 激发态吸收 41.3.2 光子雪崩上转换 41.3.3 能量传递上转换 51.4 敏化机制与掺杂方式 61.4.1 敏化机制 61.4.2 掺杂方式 71.5 上转换发光材料的应用 81.6 本论文研究目的及内容 8第二章 红外激光显示材料的合成与表征 102.1 红外激光显示材料的合成 102.1.1 实验药品 102.1.2 实验仪器 102.1.3 样品的制备 112.2 红外激光显示材料的表征 122.2.1 XRD 122.2.2 荧光光谱 12第三章 结果与讨论 143.1 基质材料的确定 143.2 助熔剂的选择 153.3 烧结时间的确定 153.4 烧结温度的确定 163.5 掺杂浓度的确定 17结 论 21参考文献 22致 谢 23第一章 绪论1.1 稀土元素的光谱理论简介1.1.1 稀土元素简介稀土元素是指周期表中IIIB族，原子序数为21的钪（Sc）：39的钇（Y）和原子序数57至71的镧系中的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），共17个元素[1]。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f和5d电子组态，因此具有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射。稀土化合物发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。稀土发光材料具有许多优点：（1）与一般元素相比，稀土元素4f电子层构型的特点，使其化合物具有多种荧光特性；（2）稀土元素由于4f电子处于内存轨道，受外层s和P轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小，f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高；（3）荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级；（4）吸收激发能量的能力强，转换效率高；（5）物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。1.1.2稀土离子能级稀土离子具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒，不能发生f-f电子跃迁[3&7]。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除，可以产生f-f跃迁，4f轨道的主量子数是4，轨道量子数是3，比其他的s，p，d轨道量子数都大，能级较多。除f-f跃迁外，还有4f-5d，4f-6s，4f-6p电子跃迁。由于5d，6s，6p能级处于更高的能级位置，所以跃迁波长较短，除个别离子外，大多数都在真空紫外区域。由于4f壳层受到5s2，5p6壳层的屏蔽作用，对外场作用的反应不敏感，所以在固体中其能级和光谱都具有原子状态特征。因此，f-f跃迁的光谱为锐线，4f壳层到其他组态的跃迁是带状光谱，因为其他组态是外壳层，受环境影响较大。稀土离子在化合物中一般出现三价状态，在可见和红外光区观察的光谱大都属于4fN组态内的跃迁，在给定组态后确定光谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选出合理的光谱项，但这种方法在电子数多，量子数大时，相当麻烦且容易出错。所以，对稀土离子不太适合。利用群论方法，采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4fN组态的全部正确的光谱项，通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目，如S，P，D，F，G，H，I，K，L，M，N，O，Q……分别表示总轨道角动量的量子数为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，……，25+l表示光谱项的多重性，S是总自旋量子数。在光谱学中，用符号2S+1L表示光谱项。1.1.3 晶体场理论晶体场理论认为，当稀土离子掺入到晶体中，受到周围晶格离子的影响时，其能级不同自由离子的情况。这个影响主要来自周围离子产生的静电场，通常称为晶体场[2]。晶体场使离子的能级劈裂和跃迁几率发生变化。稀土离子在固体中形成典型的分立发光中心。在分立发光中心中，参与发光跃迁的电子是形成中心离子本身的电子，电子的跃迁发生在离子本身的能级之间。中心的发光性质主要取决于离子本身，而基质晶格的影响是次要的。稀土离子的4f电子能量比5s，5p轨道高，但是5s，5p轨道在4f轨道的外面，因而5s，5p轨道上的电子对晶体场起屏蔽作用，使4f电子受到晶体场的影响大大减小。稀土离子4f电子受到晶体场的作用远远小于电子之间的库仑作用，也远远小于4f电子的自旋—轨道作用。考虑到电子之间的库仑作用和自旋—轨道作用，4f电子能级用2J+I LJ表示。晶体场将使具有总角动量量子数J的能级分裂，分裂的形式和大小取决于晶体场的强度和对称性。稀土离子4f能级的这种分裂，对周围环境（配位情况、晶场强度、对称性）非常敏感，可作为探针来研究晶体、非晶态材料、有机分子和生物分子中稀土离子所在局部环境的结构，且2J+I LJ能级重心在不同的晶体中大致相同，稀土离子4f电子发光有特征性，因而很容易根据谱线位置辨认是什么稀土离子在发光。1.1.4 基质晶格的影响基质晶格对f→d跃迁的光谱位置有着强烈的影响，另外其对f→f跃迁的影响表现在三个方面：（1）可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性，使不同跃迁的谱强度发生明显的变化；（2）可影响某些能级的分裂；（3）某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光，即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是阴离子团的中心离子（Me）和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子（RE）形成一直线，即Me-O-RE接近180°时，基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。1.2 上转换发光材料的发展概况发光是物体内部以某种方式吸收的能量转换为光辐射的过程。发光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律，发光材料与器件的设计原理、制备方法和应用，以及光和物质的相互作用等基本物理现象。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光电子产业的迅猛发展，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技的发展起着举足轻重的推动作用。三价镧系稀土离子具有极丰富的电子能谱，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，在适当波长的激光的激发下可以产生众多的激光谱线，可从红外光谱区扩展到紫外光谱区。因此，稀土离子发光研究一直备受人们的关注。60年代末，Auzel在钨酸镱钠玻璃中意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+稀土离子在红外光激发下可发出可见光，并提出了“上转换发光”的观点[5&4]。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。其特点是激发光光子能量低于发射光子的能量，这是违反Stokes定律的。因此上转换发光又称为“反Stokes发光”。从七十年代开始，上转换的研究转移到单频激光上转换。到了八十年代由于半导体激光器泵浦源的发展及开发可见光激光器的需求，使其得到快速发展。特别是近年来随着激光技术和激光材料的进一步发展，频率上转换在紧凑型可见激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力更激起广大科学工作者的兴趣，把上转换发光的研究推向高潮，并取得了突破性实用化的进展。随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。1996年在CLEO会议上，Downing与Macfarlanc等人合作提出了三色三维显示方法，双频上转换三维立体显示被评为1996年物理学最新成就之一，这种显示方法不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲的显示各类经计算机处理的高速动态立体图像，具有全固化、实物化、高分辨、可靠性高、运行速度快等优点[15]。上转换发光材料的另一项很有意义的应用就是荧光防伪或安全识别，这是一个应用前景极其广阔的新兴研究方向。由于在一种红外光激发下，发出多条可见光谱线且各条谱线的相对强度比较灵敏地依赖于上转换材料的基质材料与材料的制作工艺，因而仿造难、保密强、防伪效果非常可靠。目前，研究的稀土离子主要集中在Nd3+，Er3+，Ho3+，Tm3+和Pr3+等三价阳离子。Yb3+离子由于其特有的能级特性，是一种最常用的敏化离子。一般来说，要制备高效的上转换材料，首先要寻找合适的基质材料，当前研究的上转换材料多达上百种，有玻璃、陶瓷、多晶粉末和单晶。其化合物可分为：（1）氟化物；（2）氧化物；（3）卤氧化物；（4）硫氧化物；（5）硫化物等。迄今为止，上转换发光研究取得了很大的进展，人们已在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃及多种晶体中得到了不同掺杂稀土离子的蓝绿上转换荧光。1.3 上转换发光的基本理论通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换，其特点是吸收光子的能量低于发射光子的能量[2&8]。稀土离子上转换发光是基于稀土离子4f电子能级间的跃迁产生的。由于4f外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，使得4f电子态间的跃迁受基质的影响很小，每种稀土离子都有其确定的能级位置，不同稀土离子的上转换发光过程不同。目前可以把上转过程归结于三种形式：激发态吸收、光子雪崩和能量传递上转换。1.3.1激发态吸收激发态吸收（Excited Stated Absorption简写为ESA）是上转换发光中的最基本过程，如图1-1所示。首先，发光中心处于基态能级E0的电子吸收一个ω1的光子，跃迁到中间亚稳态E1上，E1上的电子又吸收一个ω2光子，跃迁到高能级E2上，当处于能级E2上的电子向基态跃迁时，就发射一个高能光子。图1-1 上转换的激发态吸收过程1.3.2 光子雪崩上转换光子雪崩上转换发光于1979年在LaCl3∶Pr3+材料中首次发现。1997年，N. Rakov等报道了在掺Er3+氟化物玻璃中也出现了雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光器的激发机制，而引起了人们的广泛的注意。“光子雪崩”过程是激发态吸收和能量传输相结合的过程，如图1-2所示，一个四能级系统，Mo、M1、M2分别为基态和中间亚稳态，E为发射光子的高能级。激发光对应于M1→E的共振吸收。虽然激发光光子能量同基态吸收不共振，但总会有少量的基态电子被激发到E与M2之间，而后弛豫到M2上。M2上的电子和其他离子的基态电子发生能量传输I，产生两个位于M1的电子。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后激发到高能级E。而E能级的电子又与其他离子的基态相互作用，产生能量传输II，则产生三个为位于M1的电子，如此循环，E能级上的电子数量像雪崩一样急剧地增加。当E能级的电子向基态跃迁时，就发出能量为ω的高能光子。此过程就为上转换的“光子雪崩”过程。图1-2 光子雪崩上转换1.3.3能量传递上转换能量转移（Energy Transfer，简写成ET）是两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程藕合，一个回到低能态，把能量转移给另一个离子，使之跃迁到更高的能态。图1-3列出了发生能量传递的几种可能途径：（a）是最普通的一种能量传递方式，处于激发态的施主离子把能量传给处于激发态的受主离子，使受主离子跃迁到更高的激发态去；（b）过程称为多步连续能量传递，在这一过程中，只有施主离子可以吸收入射光子的能量，处于激发态的施主离子与处于基态的受主离子间通过第一步能量传递，把受主离子跃迁到中间态，然后再通过第二步能量传递把受主离子激发到更高的激发态；（c）过程可命名为交叉弛豫能量传递（Cross Relaxation Up-conversion，简称CR），这种能量传递通常发生在相同离子间，在这个过程中，两个相同的离子通过能量传递，使一个离子跃迁到更高的激发态，而另一个离子弛豫到较低的激发态或基态上去；（d）过程为合作发光过程的原理图，两个激发态的稀土离子不通过第三个离子的参与而直接发光，他的一个明显的特征是没有与发射光子能量匹配的能级，这是一种奇特的上转换发光现象；（e）过程为合作敏化上转换，两个处于激发态的稀土离子同时跃迁到基态，而使受主离子跃迁到较高的能态。（a）普通能量传递 （b）多步连续能量传递（c）交叉弛豫能量传递 （d）合作发光能量传递（e）合作敏化上转换能量传递图1-3 几种能量传递过程的示意图稀土离子的上转换发光都是多光子过程，在多光子过程中，激发光的强度与上转换荧光的强度有如下关系：Itamin ∝ Iexcitationn其中Itamin表示上转换荧光强度，Iexcitation表示激发光强度，在双对数坐标下，上转换荧光的强度与激发光的强度的曲线为一直线，其斜率即为上转换过程所需的光子数n，这个关系是确定上转换过程是几光子过程的有效方法。1.4 敏化机制与掺杂方式1.4.1 敏化机制通过敏化作用提高稀土离子上转换发光效率是常用的一种方法[9]。其实质是敏化离子吸收激发能并把能量传递给激活离子，实现激活离子高能级的粒子数布居，从而提高激活离子的转换效率，这个过程可以表述如下：Dexc+A→D+AexcD表示施主离子，A是受主离子，下标“exc”表示该离子处于激发态。Yb3+离子由于特有的能级结构，是最常用的也是最主要的一种敏化离子。（1）直接上转换敏化对与稀土激活中心（如Er3+，Tm3+，Ho3+）和敏化中心Yb3+共掺的发光材料，由于Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm均有较强吸收，吸收波长与高功率红外半导体激光器的波长相匹配。若用激光直接激发敏化中心Yb3+，通过Yb3+离子对激活中心的多步能量传递，可再将稀土激活中心激发至高能级而产生上转换荧光，这类过程会导致上转换荧光明显增强，称之为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+共掺杂为例给出了该激发过程的示意图。图1-4 直接上转换敏化（2）间接上转换敏化由于Yb3+离子对910-1000 nm间泵浦激光吸收很大，泵浦激光的穿透深度非常小，因此虽然在表面的直接上转换敏化能极大的提高上转换效率，但它却无法应用到上转换光纤系统中。针对这种情况，国际上与1995-1996年首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。间接上转换敏化的模型首先在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中提出的：当激活中心为Tm3+时，如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收共振，激活中心Tm3+就被激发至3H4能级，随后处于3H4能级的Tm3+离子与位于2F5/2能级的Yb3+离子发生能量传递，使Yb3+离子的2F5/2能级上有一定的粒子数布居。然后处于激发态2F5/2的Yb3+离子再与Tm3+进行能量传递，实现Tm3+的1G4能级的粒子数布居，这样就通过Tm3+→Yb3+→Tm3+献的能量过程间接地把Tm3+离子激发到了更高能级1G4。从而导致了Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5给出了间接上转换敏化的示意图。考虑到稀土离子的敏化作用与前述的上转换机理，在实现上转换发光的掺杂方式通常要考虑如下几点：（1）敏化离子在激发波长处有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度；（2）敏化离子与激活离子之间有较大的能量传递几率；（3）激活离子中间能级有较长的寿命。图1-5 间接上转换敏化1.4.2 掺杂方式表1-1给出了当前研究比较多的掺杂体系，表中同时列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料、敏化机制等。表1-1 常见的掺杂体系稀土离子组合 激发波长 基质材料 敏化机制单掺杂 Er3+ 980nm ZrO2纳米晶体 —Nd3+ 576nm ZnO–SiO2–B2O3 —Tm3+ 660nm AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —双掺杂 Yb3+：Er3+ 980nm Ca3Al2Ge3O12玻璃 直接敏化Yb3+：Ho3+ 980nm YVO4 直接敏化Yb3+：Tm3+ 800nm 氟氧化物玻璃 间接敏化Yb3+：Tb3+ 1064nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Eu3+ 973nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Pr3+ 1064nm LnF3/ZnF2/SrF2 BaF2/GaF2/NaF 直接敏化Nd3+：Pr3+ 796nm ZrF4基玻璃 直接敏化三掺杂 Yb3+： Nd3+ ：Tm3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Nd3+ ：Ho3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Er3+ ：Tm3+ 980nm PbF2:CdF2玻璃 直接敏化1.5 上转换发光材料的应用稀土掺杂的基质材料在波长较长的红外光激发下，可发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。通常情况下，上转换可见光包含多个波带，每个波带有多条光谱线，这些谱线的不同强度组合可合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基质材料、样品制备条件的改变，都会引起各荧光带的相对强度变化，不同样品具有独特的谱线强度分布与色比关系（我们定义上转换荧光光谱中各荧光波段中的峰值相对强度比称为色比，通常以某以一波段的峰值强度为标准）。因而上转换发光材料可应用到荧光防伪或安全识别上来。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用上的一个研究重点是制备上转换效率高，具有特色的防伪材料，实现上转换荧光防伪材料能够以配比控制色比；也就是通过调整稀土离子种类、浓度以及基质材料的种类、结构和配比，达到控制色比关系。1.6 本论文研究目的及内容Nd:YAG激光器发出1064nm的激光，在激光打孔、激光焊接、激光核聚变等领域具有广泛的应用价值，是最常用的激光波段。然而，由于人眼对1064nm的红外光不可见，因此，需要采用对1064nm激光响应的红外激光显示材料制备的显示卡进行调准和校正。本论文采用氟化物作为基质，掺杂稀土离子，通过配方和工艺研究，制备对1064nm响应的红外激光显示材料。研究组分配比、烧结温度、气氛和时间等对粉体性能的影响。并采用XRD和荧光光谱分析等测试手段对粉体进行表征。确定最佳烧结温度、组分配比，最终获得对1064nm具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。第二章 红外激光显示材料的合成与表征经过多年研究，红外响应发光材料取得了很大进展，现已实现了氟化物玻璃、氟氧化物玻璃、及多种晶体中不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。然而上转换荧光的效率距离实际实用还有很大的差距，尤其是蓝光，其效率更低。因此，寻找新的红外激光显示材料仍在研究之中，本文主要研究对1064nm响应的发光材料。本章研究了双掺杂Er3+/Yb3+不同基质材料的蓝绿上转换荧光，得到了发光效果较好的稀土掺杂氟化物的红外激光显示材料，得到了一些有意义的研究结果。2.1 红外激光显示材料的合成2.1.1 实验药品（1）合成材料所用的化学试剂主要有：LaF3，BaF2，Na2SiF6，NaF，氢氟酸，浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3、Yb2O3，纯度在4N以上。（2）ErF3、YbF3的配制制备Yb3+/Er3+共掺氟化物的红外激光显示材料使用的ErF3，YbF3是在实验室合成的。实验采用稀土氧化物，称取适量的Er2O3，Yb2O3放在烧杯1和烧杯2中，滴加稍微过量的硝酸（浓度约为8mol/L），置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌，直至烧杯1中出现粉红色溶液、烧杯2中出现无色溶液停止。其化学反应如下：Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2OYb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O再往烧杯1和烧杯2中分别都加入氢氟酸，烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀，烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀，其化学反应如下：Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3生成的ErF3、YbF3沉淀使用循环水式多用真空泵进行分离，并多次使用蒸馏水进行洗涤，将从溶液中分离得到的沉淀倒入烧杯放入电热恒温干燥箱，在100℃条件下保温12小时，得到了实验所需的ErF3、YbF3，装入广口瓶中备用。2.1.2 实验仪器SH23-2恒温加热磁力搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）PL 203电子分析天平（梅特勒一托多利仪器上海有限公司）202-0AB型电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）SHB-111型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）WGY-10型荧光分光光度计（天津市港东科技发展有限公司）DXJ-2000型晶体分析仪（丹东方圆仪器有限公司）1064nm半导体激光器（长春新产业光电技术有限公司）4-13型箱式电阻炉（沈阳市节能电炉厂）2.1.3 样品的制备（1）实验方法本实验样品制备方法是：以稀土化合物YbF3、ErF3，基质氟化物为原料，引入适量的助熔剂，采用高温固相法合成红外激光显示材料。高温固相法是将高纯度的发光基质和激活剂、辅助激活剂以及助熔剂一起，经微粉化后机械混合均匀，在较高温下进行固相反应，冷却后粉碎、筛分即得到样品[8]。这种固体原料混合物以固态形式直接参与反应的固相反应法是制备多晶粉末红外激光显示材料最为广泛使用的方法。在室温下固体一般并不相互反应，高温固相反应的过程分为产物成核和生长两部分，晶核的生成一般是比较困难的，因为在成核过程中，原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整，甚至重新排列。显然，这种调整和重排要消耗很多能量。因而，固相反应只能在高温下发生，而且一般情况下反应速度很慢。根据Wagner反应机理可知，影响固体反应速度的三种重要因素有：①反应固体之间的接触面积及其表面积；②产物相的成核速度；③离子通过各物相特别是通过产物相时的扩散速度。而任何固体的表面积均随其颗粒度的减小而急剧增加，因此，在固态反应中，将反应物充分研磨是非常必要的[6]。而同时由于在反应过程中在不同反应物与产物相之间的不同界面处可能形成的物相组成是不同的，因此可能导致产物组成的不均匀，所以固态反应需要进行多次研磨以使产物组成均匀。另外，如果体系存在气相和液相，往往能够帮助物质输运，在固相反应中起到重要作用，因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。在有助熔剂存在的情况下，高温固相反应的传质过程可通过蒸发-凝聚、扩散和粘滞流动等多种机制进行。（2）实验步骤根据配方中各组分的摩尔百分含量（表3-1，表3-2，表3-3中给出了实验所需主要样品的成分与掺杂稀土离子浓度），准确计算各试剂的质量，使用电子天平精确称量后，把原料置于玛瑙研钵中研磨均匀后装入陶瓷坩埚中（粉体敦实后大概占坩埚体积的1/3），再放入电阻炉中保温一段时间。冷却之后即得到了实验所述的红外激光显示材料样品。图2-1为实验流程图：图2-1 实验流程图2.2 红外激光显示材料的表征2.2.1 XRDX射线衍射分析是当今研究晶体精细结构、物相分析、晶粒集合和取向等问题的最有效的方法之一[10&9]。通常采用粉末状晶体或多晶体为试样的X射线衍射分析被称为粉末法X射线衍射分析。1967年，Hugo M.Rietveld鉴于计算机处理大量数据的能力，在粉末中子衍射结构分析中，提出了全粉末衍射图最小二乘拟合结构修正法。1977年，Malmros等人把这个方法引入X射线粉末衍射分析中，从此Rietveld分析法的研究开始迅速发展起来[16&10]。本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000型晶体分析仪对粉末样品进行数据采集，主要测试参数为：Cu靶Kα线，管压45kV，管流35Ma，狭缝DSlmm、RS0.3mm.、SS1 mm，扫描速度10度/min（普通扫描）、0.02度/min（步进扫描），通过测试明确所制备的材料是否形成特定晶体结构的晶相，也可以简单判断随着掺杂量的增加，是否在基质中有第二相形成或者掺杂的物质同基质一起形成固溶体。