三价镧系离子发光的超快相干控制

【摘要】稀土离子的发光谱可以从近红外到可见,甚至到紫外波段。稀土离子发光的增强和调谐对其在生物荧光标记,发光显示,光存储和固体激光器等领域的应用有着重要的意义。基于飞秒脉冲整形的相干量子控制技术广泛用于研究光与物质材料的非线性相互作用,特别是用于研究多光子吸收,高次谐波,拉曼散射,共振增强多光子电离光电子谱。本论文基于飞秒脉冲整形的相干控制技术,理论和实验研究了部分三价稀土离子的发光增强与调谐。具体研究内容如下：(1)介绍了稀土离子的发光特性,稀土离子上转换发光机制,常见的调谐和增强稀土离子上转换发光的方法。综述了相干控制的思想,脉冲整形技术,和常用的多光子跃迁理论。(2)π相位调制的超短激光脉冲激发Pr3+离子可以使双光子吸收几率增强到12.3倍。整形脉冲对应双光子吸收几率远远大于傅里叶变换受限脉冲对应的双光子吸收几率。但是,整形脉冲的光强是傅里叶变换受限脉冲光强的37%。π相位调制也可以使双光子吸收几率降低到傅里叶变换受限脉冲双光子吸收几率的58%。我们讨论了中间态能级漂移和末态能级展宽对双光吸收几率的影响。(3)分别对中心频率位于10650cm-1和7650cm-1的超短激光脉冲进行相位调制,激发Er3+,Tm3+,Yb3+共掺的稀土离子实现双光子吸收和发光的相干控制。与傅里叶变换受限脉冲对应的双光子吸收相比,整形脉冲对应的蓝,绿,红的双光子吸收几率可以分别在0-13.3,0-14.5,0-1.0范围内调制。镧系离子能级结构和激光频谱对相干特性的影响也做了讨论。蓝光和绿光的双光子吸收几率会随着激光频谱带宽增加而增加,随着末态能级带宽增加而减小。如果中间能级在10100-10500cm-1范围内漂移,蓝光和绿光的双光子跃迁几率的变化范围分别为7-15和8-17。(4)我们从实验和理论上研究了7π相位整形的800nm飞秒激光脉冲对Er3+掺杂的玻璃样品的绿光的量子相干控制。实验结果表明,随着激光脉冲的强度增强到几个10’2W/cm2,π相位整形脉冲对应的绿光发光强度可以超越傅里叶变换受限脉冲对应的绿光发光强度。根据四阶微扰理论研究了双光子和四光子过程的相干控制,很好的解释了实验结果。(5)由于飞秒激光脉冲激光频谱较宽,飞秒激发共振增强多光子电离光电子谱有两个缺点：分辨率低,选择性差。我们提出用π相位和余弦相位组合的相位调制方法实现Na原子(2+1)共振增强多光子电离光电子谱的高分辨选择激发。我们的理论结果表明,π相位调制能够有效的提高(2+1)共振增强多光子电离光电子能谱的分辨率,再加一个余弦相位调制可以实现两个相邻激发态的选择激发。
【作者】程文静；
【导师】贾天卿；
【作者基本信息】华东师范大学，光学，2014，博士
【关键词】稀土离子；上转换发光；相干控制；脉冲整形；双光子吸收；微扰理论；共振增强多光子电离光电子谱；

【参考文献】
[1]胡莉莉.用于炸药探测的纳米分子印迹生化传感器设计[D].西安工业大学,控制工程,2013,硕士.
[2]王琢,孙焕良,鲍玉斌,孙华文,于戈.智能OLAP技术及其在AnalysisServices下的实现[A].中国计算机学会数据库专业委员会.第二十届全国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C].中国计算机学会数据库专业委员会:,2003:3.
[3]吕成,张立文,邰清安,郑渠英.压气机叶片多工步锻造成形过程数值模拟[J].农业机械学报.2007(06)
[4]王兴鹏.面向CRM的数据挖掘应用[J].计算机时代,2003,03:44-45.
[5]田锦.太原铁路局行车事故分析与控制[D].西南交通大学,安全工程,2014,硕士.
[6]高原.几类薛定谔方程非平凡解的存在性[D].曲阜师范大学,基础数学,2013,硕士.
[7]吴璐.城市轨道交通网络突发客流特性及拥挤控制研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[8]胡序明.马立克氏病病毒RB1B株感染鸡的蛋白质组、转录组学及天然免疫机理研究[D].扬州大学,预防兽医学,2014,博士.
[9]李沛.立式风洞飞机尾旋运动参数测量关键技术研究[D].国防科学技术大学,2009.
[10]王文静.新的产前保健模式在山西省的临床研究[D].山西医科大学,妇产科学,2013,硕士.
[11]刘智明,郭周义.氧化石墨烯:一种用于癌症诊断与治疗的新型纳米试剂[J].华南师范大学学报(自然科学版),2014,04:1-11.
[12]袁二明.图的角色分配和域及域近角色分配的研究[D].河北工业大学,应用数学,2004,硕士.
[13]马文韬.英语长句的处理[D].华中师范大学,英语笔译,2014,硕士.
[14]夏鑫.风险投资、公司治理与公司绩效[D].武汉纺织大学,企业管理,2013,硕士.
[15]方满莲.生态城市空间发展模式探析及岛城的理论初探[D].华南师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[16]杨林,闾国年,毕硕本,裴安平,盛业华,陈济民,孙懿青.基于GIS数据库的田野考古地层剖面空间数据挖掘——以陕西临潼姜寨遗址为例[J].地理与地理信息科学,2005,02:28-31.
[17]刘钦,刘峥.一种基于Renyi信息增量的机动目标协同跟踪方法[J].控制与决策,2012,09:1437-1440.
[18]刁华鑫.聚乳酸复合材料的制备与性能研究[D].扬州大学,高分子化学与物理,2011,硕士.
[19]黄翼.水分胁迫下7种柑橘砧木品种的抗逆性评价[D].西南大学,果树学,2014,硕士.
[20]王琛.论我国检察解释的现状与存废思考[D].苏州大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[21]王术皓.环境中雌二醇等微量荷尔蒙物质的免疫分析、化学发光分析研究[D].东华大学,2006.
[22]刘志存.北京近现代四合院住宅的发展特征[D].北京建筑大学,建筑历史与理论,2013,硕士.
[23]陈玉娇.幼儿园室内空间环境绿色设计研究[D].西安建筑科技大学,艺术设计,2013,硕士.
[24]林丽娜.长春市中职学校形体训练课开设现状及对策研究[D].东北师范大学,体育（专业学位）,2012,硕士.
[25]杨柳林,黎明.抵御蠕虫攻击的Honeypot系统[J].信息安全与通信保密,2005,05:37-39.
[26]侯云龙.基于Anylogic的冷热交换器车间生产物流系统仿真与优化研究[D].北京交通大学,2013.
[27]高婕.欧盟碳排放权交易机制分析[D].吉林大学,世界经济,2013,硕士.
[28]谭曼琼.奇异值分解算法逻辑设计的资源优化问题研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2011,硕士.
[29]姚政.疗伤之旅：拉里·麦克穆特雷的《已故的小孩》[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[30]朱章林.客户知识获取对软件开发项目的绩效影响研究[D].北方工业大学,企业管理,2013,硕士.
[31]庞力.邯郸地区泵送混凝土回弹法测强曲线的研究[D].河北工程大学,水工结构,2012,硕士.
[32]徐阳.一种细菌鞭毛蛋白衍生物CZLC331对溃疡性结肠炎的治疗作用及其机制研究[D].辽宁医学院,内科学,2012,硕士.
[33]张迅与.玲珑金矿九曲—大开头矿区构造蚀变岩相填图与深部预测[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[34]颜峰.郯城（重坊）方言研究[D].苏州大学,汉语言文字学,2003,硕士.
[35]刘婧.和谐社会建设下群体性事件的防治研究[D].中北大学,思想政治教育,2013,硕士.
[36]肖永生,周建江,刘思峰,张可,刘伟强.基于灰色系统的雷达目标高分辨距离像识别[J].控制与决策,2011,07:1036-1040.
[37]徐天月.抛物线型深松铲结构和工作参数优化设计[D].吉林农业大学,农业机械化工程,2012,硕士.
[38]施少伟.我国机关领导干部体育健身参与行为的现状调查与分析[D].北京体育大学,体育教学,2012,硕士.
[39]苏明学.促进学生探究学习的中学生物教学策略研究[D].山东师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[40]郑明涛,肖勇,张浩然,董汉武,龚学斌,徐汝淳,雷炳富,刘应亮,刘晓瑭.单分散掺硫碳微球的水热制备及其表征[J].无机化学学报,2013,07:1391-1399.
[41]陈林.基于最大功率点跟踪及最小疲劳载荷的WTGS控制策略的研究[D].河北工业大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[42]崔雪兵.基于PSO的同步发电机模糊PID励磁控制研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[43]宋俊洲.大麦发芽过程中酶和淀粉特性的研究[D].大连工业大学,发酵工程,2010,硕士.
[44]高聪聪.二元接枝梳状聚合物的合成及降凝性能研究[D].山东大学,化学工程,2013,硕士.
[45]武文慧.高考英语山东卷（2006-2013）阅读理解内容效度研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[46]方建波.江西南康镜坝客家方言语音研究[D].宁波大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[47]邓锐.高固含量聚丙烯酸酯乳液的制备及其性能研究[D].湖北大学,高分子化学与物理,2011,硕士.
[48]刘人杰,薛素铎,李雄彦,孙国军.环形交叉索桁结构局部断索(杆)的动力响应分析[J].工业建筑,2015,01:1.
[49]刘辉.基于SkyEye的CAN网络节点的仿真研究[D].湖南大学,计算机技术,2012,硕士.
[50]辛飞.建筑节能在项目中全过程管理[D].安徽建筑大学,材料学,2013,硕士.