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(fā)表于《美國陶瓷協(xié)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(yī)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(zhì)中5d能級位置比較低，在藍光激發(fā)下容易發(fā)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。
研究團隊提出一種Pr3＋／Ce3＋共摻硅酸鹽玻璃實現(xiàn)高發(fā)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(zhì)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(zhì)穩(wěn)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(fā)下暗化的難題，大大增強了其可見光發(fā)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(fā)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(qū)）合作交流項目、中科院國際人才計劃的支持。
Ce3＋離子與Pr3＋離子在4f5d能級上的能量傳遞示意圖
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