CN102262080A - 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法 - Google Patents

基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102262080A
CN102262080A CN 201110102562 CN201110102562A CN102262080A CN 102262080 A CN102262080 A CN 102262080A CN 201110102562 CN201110102562 CN 201110102562 CN 201110102562 A CN201110102562 A CN 201110102562A CN 102262080 A CN102262080 A CN 102262080A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
continuous laser
laser
rare
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110102562
Other languages
English (en)
Other versions
CN102262080B (zh
Inventor
秦峰
程建敏
郑仰东
张治国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN 201110102562 priority Critical patent/CN102262080B/zh
Publication of CN102262080A publication Critical patent/CN102262080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102262080B publication Critical patent/CN102262080B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，涉及一种测量固体中稀土离子辐射性质的方法，它解决了现有的测量稀土离子的辐射性质的方法复杂、以及由于激发稀土离子的效率低导致测量精度低的问题。其方法：激光器发出的连续激光入射先后经一号偏振棱镜、电光调制器、二号偏振棱镜、一号透镜后会聚至待测稀土样品，激发待测稀土样品产生荧光，荧光经二号透镜会聚至光谱仪，获得分光光束；采用光电探测器探测分光光束，获得探测结果，建立探测结果的衰减曲线；对所述探测结果的衰减曲线进行拟合，获得稀土离子辐射寿命。本发明适用于固体中稀土离子辐射性质的测量。

Description

基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法
技术领域
本发明涉及一种测量固体中稀土离子辐射性质的方法。
背景技术
作为重要的战略资源，稀土在现代工业中得到了广泛使用，特别是在高尖端科技领域。我国是稀土资源大国，拥有世界65％的稀土资源，占全球稀土贸易量的90％以上。而目前，占全球稀土金属贸易量90％以上的我国稀土产业主要以原料出口为主，我国稀土开采总量大，利用率低。控制稀土出口，加强对稀土性质的研究，提高对稀土的利用率，对我国的稀土资源保护、稀土产业发展具有重要的意义。
对稀土掺杂材料性质、尤其是光学性质的研究长久以来一直是稀土应用的一个研究热点。在固体材料中稀土通常以三价态离子形式存在，一般的三价离子均属于4f组态内能级间跃迁，而由于4f电子受到外层电子屏蔽，受周围环境影响比较小，三价稀土离子的荧光光谱具有：谱线丰富、荧光性质稳定、荧光谱线宽度窄等特性。因此，三价稀土离子成为固体激光器以及荧光粉材料设计与研制的关键。而稀土离子的能级辐射跃迁性质也成为衡量其荧光特性的一个重要指标。
目前，测量三价稀土离子的辐射性质的方法主要有两种：1、可调谐脉冲激光器，即利用匹配的短脉冲激光激发样品对应能级，测量该能级荧光的时间分辨光谱。这种方法结构复杂，仪器设备成本高，且一个能级需要一个匹配的波长激发；2、利用电调制的二极管激光进行激发实现测量，然而这种方法的局限性在于，红外二极管激光的波长较长，很多情况下不能有效地激发稀土离子，尤其对于那些较高的能级，在这个条件下，如何实现有效的激发并且测量成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的测量稀土离子的辐射性质的方法复杂、以及由于激发稀土离子的效率低导致测量精度低的问题，从而提供一种基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法。
基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，它是基于下述硬件系统实现的，所述硬件系统包括一号偏振棱镜、电光调制器、二号偏振棱镜、一号透镜、二号透镜、光谱仪、探测器、示波器、信号发生器和激光器；基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法是：激光器发出的连续激光入射至一号偏振棱镜，经一号偏振棱镜提高偏振度后入射至电光调制器的光输入端，经过高压电源驱动的电光调制器对偏振方向进行调制后，入射至二号偏振棱镜，经二号偏振棱镜偏振消光后入射至一号透镜，经一号透镜会聚至待测稀土样品，并激发待测稀土样品产生荧光，所述荧光入射至二号透镜，经二号透镜会聚至光谱仪的光接收端，经光谱仪分光获得荧光信号；
信号发生器产生控制信号，并输入至高压电源模块，高压电源模块根据所述控制信号产生高压电源，用于驱动电光调制器，信号发生器同时作为示波器获取波形的触发信号源；
采用光电探测器探测经光谱仪分光的荧光信号，并将探测信号输入示波器建立探测结果的衰减曲线；
对所述探测结果的衰减曲线进行拟合，获得稀土离子辐射寿命，并将所述稀土离子辐射寿命作为稀土离子辐射性质结果。
采用计算机控制光谱仪旋转。
采用驱动器驱动激光器发出的连续激光。
高压电源模块为高压直流电源，其电压调节范围是-250V～250V。
激光器发出的连续激光为连续钕离子激光。
激光器发出的连续激光为波长为532nm的连续激光。
有益效果：本发明测量稀土离子的辐射性质的方法复杂度较低，激发稀土离子的效率较高，稀土离子的辐射性质的测量精度大幅度提高。
附图说明
图1是本发明采用的硬件结构示意图；图2是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Er3+的2H9/2能级的辐射性质的时间分辨光谱示意图；图3是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Er3+的4S3/2能级的辐射性质的时间分辨光谱示意图；图4是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Ho3+的3D3能级的辐射性质的时间分辨光谱示意图；图5是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Ho3+的5S2/5F4能级的辐射性质的时间分辨光谱示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，它是基于下述硬件系统实现的，所述硬件系统包括一号偏振棱镜1、电光调制器2、二号偏振棱镜3、一号透镜4、二号透镜6、光谱仪7、探测器8、示波器9、信号发生器12和激光器14；基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法是：激光器14发出的连续激光入射至一号偏振棱镜1，经一号偏振棱镜1提高偏振度后入射至电光调制器2的光输入端，经过高压电源驱动的电光调制器2对偏振方向进行调制后，入射至二号偏振棱镜3，经二号偏振棱镜3偏振消光后入射至一号透镜4，经一号透镜4会聚至待测稀土样品5，并激发待测稀土样品5产生荧光，所述荧光入射至二号透镜6，经二号透镜6会聚至光谱仪7的光接收端，经光谱仪7分光获得荧光信号；
信号发生器12产生控制信号，并输入至高压电源模块15，高压电源模块15根据所述控制信号产生高压电源，用于驱动电光调制器2，信号发生器12同时作为示波器9获取波形的触发信号源；
采用光电探测器8探测经光谱仪7分光的荧光信号，并将探测信号输入示波器9建立探测结果的衰减曲线；
对所述探测结果的衰减曲线进行拟合，获得稀土离子辐射寿命，并将所述稀土离子辐射寿命作为稀土离子辐射性质结果。
采用计算机10控制光谱仪7旋转。
采用驱动器13驱动激光器14发出的连续激光。
高压电源模块采用高压直流电源，其电压调节范围是-250V～250V。
激光器14发出的连续激光为连续钕离子激光。
激光器14发出的连续激光为波长为532nm的连续激光。
本发明利用电光调制器通过对泵浦激光偏振方向的调制，从而实现对单色连续激光光强的调制，实现对荧光能级辐射性质的测量，本发明中一个匹配的激光波长能够激发出不同能级的多条荧光谱线，因而，本方法可以实现单一波长激发测量稀土离子多个能级的荧光辐射性质的方法。
本发明将为测量稀土掺杂固体材料的辐射性质提供崭新的方向，并为上转换激光器的设计、共振能量转移的研究、稀土离子间相互作用的探索奠定基础。结合图2至图5验证本实施方式的效果：图2是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Er3+的2H9/2能级的辐射性质的时间分辨光谱示意图，测得的2H9/2能级(410nm)的寿命为60(2)μs；图3是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Er3+的4S3/2能级的辐射性质的光谱示意图，测得的4S3/2能级(560nm)的寿命为90(2)μs；图4是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Ho3+的3D3能级的辐射性质的光谱示意图，测得的5S2/5F4能级(550nm)的寿命为115(2)μs；图5是本发明利用连续钕离子激光(532nm)测量Y2O3:Ho3+的5S2/5F4能级的辐射性质的光谱示意图，对比图4可知，3D3能级(306nm)为双e指数衰减，其本征寿命为15(2)μs，耦合寿命为57(2)μs为5S2/5F4能级寿命的一半。

Claims (6)

1.基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，它是基于下述硬件系统实现的，所述硬件系统包括一号偏振棱镜(1)、电光调制器(2)、二号偏振棱镜(3)、一号透镜(4)、二号透镜(6)、光谱仪(7)、探测器(8)、示波器(9)、信号发生器(12)、激光器(14)和高压电源模块(15)；其特征是：基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法是：激光器(14)发出的连续激光入射至一号偏振棱镜(1)，经一号偏振棱镜(1)提高偏振度后入射至电光调制器(2)的光输入端，经过高压电源驱动的电光调制器(2)对偏振方向进行调制后，入射至二号偏振棱镜(3)，经二号偏振棱镜(3)偏振消光后入射至一号透镜(4)，经一号透镜(4)会聚至待测稀土样品(5)，并激发待测稀土样品(5)产生荧光，所述荧光入射至二号透镜(6)，经二号透镜(6)会聚至光谱仪(7)的光接收端，经光谱仪(7)分光获得荧光信号；
信号发生器(12)产生控制信号并输入至高压电源模块(15)，高压电源模块(15)根据所述控制信号产生高压电源，用于驱动电光调制器(2)，信号发生器(12)同时作为示波器(9)获取波形的触发信号源；
采用光电探测器(8)探测经光谱仪(7)分光后的荧光信号，并将探测信号输入示波器(9)建立探测结果的衰减曲线；
对所述探测结果的衰减曲线进行拟合，获得稀土离子辐射寿命，并将所述稀土离子辐射寿命作为稀土离子辐射性质结果。
2.根据权利要求1所述的基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，其特征在于采用计算机(10)控制光谱仪(7)旋转。
3.根据权利要求1或2所述的基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，其特征在于采用驱动器(13)驱动激光器(14)发出的连续激光。
4.根据权利要求3所述的基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，其特征在于高压电源模块(15)采用高压直流电源，其电压调节范围是-250V～250V。
5.根据权利要求1、2或4所述的基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，其特征在于激光器(14)发出的连续激光为连续钕离子激光。
6.根据权利要求5所述的基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法，其特征在于激光器(14)发出的连续激光为波长为532nm的连续激光。
CN 201110102562 2011-04-22 2011-04-22 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法 Expired - Fee Related CN102262080B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110102562 CN102262080B (zh) 2011-04-22 2011-04-22 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110102562 CN102262080B (zh) 2011-04-22 2011-04-22 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102262080A true CN102262080A (zh) 2011-11-30
CN102262080B CN102262080B (zh) 2012-12-05

Family

ID=45008791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110102562 Expired - Fee Related CN102262080B (zh) 2011-04-22 2011-04-22 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102262080B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110095258A (zh) * 2019-05-26 2019-08-06 天津大学 一种有源光纤中稀土离子能级寿命测量装置及测量方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050231717A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-20 Industrial Technology Research Institute Fluorescence inspection spectrometer
CN101294901A (zh) * 2008-06-10 2008-10-29 浙江大学 上转换时间分辨光谱的测量方法和测量装置
CN201273880Y (zh) * 2008-08-22 2009-07-15 北京中视中科光电技术有限公司 无损检测激光晶体掺杂浓度的装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050231717A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-20 Industrial Technology Research Institute Fluorescence inspection spectrometer
CN101294901A (zh) * 2008-06-10 2008-10-29 浙江大学 上转换时间分辨光谱的测量方法和测量装置
CN201273880Y (zh) * 2008-08-22 2009-07-15 北京中视中科光电技术有限公司 无损检测激光晶体掺杂浓度的装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110095258A (zh) * 2019-05-26 2019-08-06 天津大学 一种有源光纤中稀土离子能级寿命测量装置及测量方法
CN110095258B (zh) * 2019-05-26 2021-04-27 天津大学 一种有源光纤中稀土离子能级寿命测量装置及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102262080B (zh) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lettow et al. Quantum interference of tunably indistinguishable photons from remote organic molecules
Torres et al. Revealing molecular structure and dynamics through high-order harmonic generation driven by mid-IR fields
Eckstein et al. High‐resolution spectral characterization of two photon states via classical measurements
Clayton et al. Self-guided laser wakefield acceleration beyond 1 GeV using ionization-induced injection
Clayton et al. Plasma wave generation in a self-focused channel of a relativistically intense laser pulse
Kaluza et al. Measurement of magnetic-field structures in a laser-wakefield accelerator
Kartashov et al. Remotely pumped stimulated emission at 337 nm in atmospheric nitrogen
CN105300952B (zh) 大气oh自由基测量系统和方法
US20170309360A1 (en) Single cell apparatus and method for single ion addressing
CN109541672B (zh) 一种电子自旋瞬态信息的探测方法及装置
Zhang et al. Stand-off magnetometry with directional emission from sodium vapors
Schnabel et al. Fe II lifetimes and transition probabilities
CN102262080B (zh) 基于单色连续激光测量固体中稀土离子辐射性质的方法
Horsch et al. Circular dichroism in ion yields in multiphoton ionization of (R)-propylene oxide employing femtosecond laser pulses
Gorlov et al. Sequential excitation scheme for laser stripping for a H− beam
CN203299125U (zh) 利用激光器测量固体中稀土离子辐射寿命的装置
CN103376124A (zh) 布里渊光时域分析仪
CN104199046A (zh) 一种双光束全波段探测激光雷达
CN203287319U (zh) 利用连续473nm激光器测量固体中稀土离子辐射寿命的装置
CN203299126U (zh) 利用连续532nm激光器测量固体中稀土离子辐射寿命的装置
CN101771238A (zh) 一种用于拉曼光谱分析的765nm-780nm脉冲激光器
Botermann et al. Preparatory measurements for a test of time dilation in the ESR
Zheng et al. Formation mechanism of excited neutral nitrogen molecules pumped by intense femtosecond laser pulses
Wang et al. Populations of B 2 Σ u+ and X 2 Σ g+ electronic states of molecular nitrogen ions in air determined by fluorescence measurement
Balik et al. Optical pumping dynamics and near-resonance light scattering in an ultracold sample of R 87 b atoms

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121205

Termination date: 20130422