铒掺杂硅酸铋玻璃制备及发光性能研究(4)
用两束红外激光交叉作用于上转换发光材料上，经过两级共振吸收，使发光中心处的离
子被激发到更高的激发态能级，然后向下能级跃迁产生可见光发射，两束激光的交叉点
依照所显示图形在上转换材料中做相应空间三文寻址扫描，这样就可以显示出各种三文
立体图像。其像元素的大小取决于激光束焦点的线度，像元素的亮度可以通过激光功率
调节。上转换三文立体显示的一个最突出的特点是人们不需要活动部件和特殊的眼镜就
能看到 360°可视的三文立体图像。这种显示是自体现，它具有全固化、实物化、可靠
性高等优点，是目前所使用的二文显示和虚拟三文显示技术等无法比拟的。 目前，荧光灯仍然是普遍被使用的照明器具，但其内部有对环境和人体可能造成很
大危害的金属汞，因此，探求一种对环境无污染且发光效率较高的光学材料，也是上转
换研究的一个重点。例如，稀土元素中的三价铒离子在多种基质材料中可以实现上转换
绿光和红光的发射。
1.2. Er离子的电子结构及发光特点
作为游离态存在的铒元素是银灰色的，并且散发着金属光泽，它的延展性十分优良，
同时质地柔软。它的熔点和沸点都较高前者在正常大气压下是 1529℃，而后者在这个压
强下往往能达到2863℃之高。有上述可知，游离态的铒的物理性质优良并且游离态的铒
的化学性质也十分稳定，它在水中属于难溶物，但是易溶于酸性溶液。一般来说含有铒
的盐类是红色或者粉红色的，同样的它的氧化物也是红色的。
铒在实际中的应用也十分丰富：从特种合金的生产到电子元件中的半导体材料的制
造，再到涂在陶瓷生坯之上的彩釉的合成，可以说处处都可以见到铒元素的身影。而由
于常常以稀土元素出现在研究中的镧系元素铒的核外电子排布极为特殊：处于 4f 壳层，
具有由布满电子的5s 和5p壳层所包围的外层，故而镧系元素也具有其他元素不具有的
特殊光学性质。元素铒位于第吹冰周期ⅢB 族，原子序数为 68，原子直径为 4.90å，相对
原子质量为167.2，其核外电子排布为 1s 2，是价电子组态为 4f126s2
的元素。它的主要能级共有 12 个之多。对于自由铒离子，由于跃迁的
选择定则，4f 电子能级间的电偶极跃迁是禁戒的。当铒离子被掺杂到基质材料中以后，
由于晶体场的作用会使少量的反宇称波函数混入 4f 波函数中，导致原来的禁戒跃迁被打
破。同时，由于晶体场对铒离子的扰动，会使其发生 Stark分裂。理论计算和实验测量
得知，一般情况下三价铒离子比二价更稳定，即铒原子很容易失去最外层两个 6s 电子和
4f 电子层的一个电子。此时 5s 和 5p 的电子数量保持不变，且电子轨道半径比铲的大，
因此在它们的良好屏蔽下，使 Er3+
光的发射和吸收受到温度、外界及周围晶体场的微扰
影响比较小，能稳定地提供光通信窗口波长 1530nm的光放大。
1.3. 玻璃态以及玻璃态物质的制备的工艺
玻璃或者说玻璃态物质可以说是具有非常的悠久历史。中国古代的琉璃就是一种玻
璃态的物质，同样的平时我们生活中常见的瓷器上的釉质，包括窗户上常见的玻璃都是
玻璃态的物质。 玻璃态是物质的一种聚集状态，在传统的固体物质分类里，一般可以将物质分为晶
态和非晶态而玻璃态又是非晶态固体中最重要的一族。在微观上长距离范围的无序性是
它的一个重要的特点，而宏观上来说玻璃态的一个重要特点就是没有固定的熔点，在物
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