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Ce^(3+)掺杂Y⁃Si⁃O⁃N体系荧光材料晶体及能带/电子结构对其发光特性的影响

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发光学报 2022年第7期43卷 1061-1069页

作者：胡翔宇邾强强翟玥张宏黄敏航孟遥王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

当前白光LED主要通过采用蓝光芯片激发黄色发光YAG∶Ce^(3+)来实现,由于光谱中缺少足够的红光成分,光源通常存在显色性能较差的问题。因此,长波荧光材料(>600 nm)的应用对于高品质白光LED照明的实现尤为重要。为了进一步掌握配位结构对C... 详细信息

当前白光LED主要通过采用蓝光芯片激发黄色发光YAG∶Ce^(3+)来实现,由于光谱中缺少足够的红光成分,光源通常存在显色性能较差的问题。因此,长波荧光材料(>600 nm)的应用对于高品质白光LED照明的实现尤为重要。为了进一步掌握配位结构对Ce^(3+)能带/电子结构的影响规律,指导Ce^(3+)离子掺杂长波荧光材料的设计研发,本文通过第一性原理计算,利用广义梯度近似(GGA)中密度泛函理论(DFT)深入研究了Y-Si-N-O体系荧光材料Y2Si3N4O3∶Ce^(3+)、Y_(4)Si_(2)N_(2)O_(7)∶Ce^(3+)和Y_(3)Si_(5)N_(9)O∶Ce^(3+)的晶体及能带/电子结构特性,并结合实验测试结果对晶体及能带/电子结构与Ce^(3+)发光特性之间的内在关系进行分析。研究结果表明,针对Ce^(3+)离子掺杂长波荧光材料的设计研发,可以重点对具有高含N量、短Ce—N配位键、低对称性配位结构特性的氧氮化物材料进行筛选。

关键词： LED照明显示 Ce^(3+)离子长波长发光第一性原理计算晶体结构能带/电子结构

氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能

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发光学报 2022年第8期43卷 1188-1197页

作者：戴克城翟玥吴娜梅航张宏邾强强王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

全无机铯铅卤钙钛矿因其优异的光电性能受到广泛关注。然而,薄膜较差的稳定性和制备中大量昂贵且有毒有机溶剂的使用,严重阻碍了其商业化应用进程。在本工作中,水溶液被用作配制含氯化钠(NaCl)的钙钛矿前驱液的溶剂。通过一步溶液法获... 详细信息

全无机铯铅卤钙钛矿因其优异的光电性能受到广泛关注。然而,薄膜较差的稳定性和制备中大量昂贵且有毒有机溶剂的使用,严重阻碍了其商业化应用进程。在本工作中,水溶液被用作配制含氯化钠(NaCl)的钙钛矿前驱液的溶剂。通过一步溶液法获得原位生长的NaCl/CsPbBr_(3)钙钛矿复合薄膜,并在该过程中引入二甲基亚砜(DMSO)溶液来优化其晶体结构及光学性能。研究表明,NaCl和DMSO的协同作用可以调控复合薄膜中晶粒的形貌、提高相纯度并增强荧光发射。当DMSO和前驱体溶液体积比为1∶2时,复合薄膜呈现出最佳的绿光发射,荧光量子效率达48.2%。此外,得益于NaCl的有效复合及优化的晶体结构,所制备的复合薄膜具有增强的稳定性。该设计思路有利于制备柔性、大面积和高稳定性显示用荧光转换薄膜。

关键词：钙钛矿薄膜原位合成氯化钠发光性能稳定性

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一种非线性拟合的激光损伤测试点分配方法

激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 162-168页

作者：周家玮程旺殷晨轩郭广妍廖利芬张宏李裔邾强强王乐麻云凤中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学光电学院北京100049

激光诱导损伤阈值(LIDT)是光学元件发展中不可或缺的一项重要指标,提高其测量结果的准确性仍是当前人们致力于研究的方向。基于蒙特卡罗法提出了一种损伤测试点优化分配方法,以提高LIDT拟合结果的准确性。针对测试样品有限的辐照测试面... 详细信息

激光诱导损伤阈值(LIDT)是光学元件发展中不可或缺的一项重要指标,提高其测量结果的准确性仍是当前人们致力于研究的方向。基于蒙特卡罗法提出了一种损伤测试点优化分配方法,以提高LIDT拟合结果的准确性。针对测试样品有限的辐照测试面积及辐照光斑大小,模拟了一种非线性简并缺陷损伤模型,对不同通量水平下测试点变化对拟合LIDT结果的影响进行了敏感性分析。根据设定的损伤模型参数建立模型生成相关损伤数据,通过控制变量法对每次指定通量水平处的测试点数进行变更,在其余通量处测试点数不变的情况下,采用蒙特卡罗法对所有损伤数据进行多次模拟计算,绘制拟合结果均方根误差和测试点的关系曲线图。计算其相应测试点数对损伤阈值拟合结果标准差的敏感性。从而以此敏感性为权重对各通量下的测试点进行更合理的分配。结果表明,该敏感性权重法的拟合结果的标准差为0.272 J/cm2,相比于标准平均分配方法的标准差0.395 J/cm2减小了约31%。

关键词：激光诱导损伤阈值蒙特卡罗敏感性分析非线性拟合

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植物照明用荧光粉转换白光二极管的研究

光谱学与光谱分析 2021年第4期41卷 1060-1065页

作者：曹丽郑紫珊张宏梁培邾强强王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

LED具有效率高、体积小、功耗低、寿命长等优点,并且因其具有可轻易实现宽幅光谱调控的特性,在植物照明领域崭露头角。植物照明用LED分为两大类,一类是单色光LED,另一类是白光LED,其中植物照明用白光LED可与单色LED混合或者单独使用从... 详细信息

LED具有效率高、体积小、功耗低、寿命长等优点,并且因其具有可轻易实现宽幅光谱调控的特性,在植物照明领域崭露头角。植物照明用LED分为两大类,一类是单色光LED,另一类是白光LED,其中植物照明用白光LED可与单色LED混合或者单独使用从而实现植物补光照明。植物封装用白光LED大部分采用蓝光LED芯片或紫外LED芯片和荧光粉组合实现,即荧光粉转换型白光LED,但是光谱集中于可见光偏蓝,对植物进行光合作用的效率不明显。植物对于光的吸收不是全波段的而是有选择性的,基于植物光合作用吸收光谱的特殊性,将白光LED光谱的显色性能作为评判其光谱是否适合植物生长所需的光质的标准,其平均显色指数Ra,特殊显色指数R9(饱和红光),R12(饱和蓝光)被考虑选择为植物照明用白光LED的主要性能评价参数。为设计出植物进行生长发育所需要的、性能良好的能应用于植物照明领域的白光LED,选用常见商用YAGG为绿色颜色转换材料,选用(Sr,Ca)AlSiN 3为红色颜色转换材料,并用传统高温固相法制备了系列光谱可调的(Sr,Ca)AlSiN 3荧光粉,并进行了光谱性能分析。通过将搭建好的LED结构模型导入光学仿真软件并分别引入绿色荧光粉颗粒、红色荧光粉颗粒以及蓝光芯片的特性参数,在Lighttools中分别建立了单蓝光LED芯片(450 nm)和双蓝光LED芯片(450+470 nm)激发(Sr,Ca)AlSiN 3和YAGG荧光粉组合,实现了白光LED的光学仿真模型,研究了两种激发模式下仿真得到的不同色温白光LED的光谱功率分布及其显色性能。用蓝光LED芯片、(Sr,Ca)AlSiN 3以及YAGG荧光粉组合进行了单芯片和双芯片显色性能差异的封装验证。通过将Sr_(0.8)Ca_(0.12)AlSiN_(3)∶0.08Eu^(2+)和YAGG荧光粉的混合物点涂在双蓝光LED芯片上进行了白光LED的封装制备,获得了Ra=91.2,R9=96.1,R12=78.9,光谱辐射光效LER=126 lm·W^(-1)的高效高显色白光LED其含有植物生长所需要的蓝光和红光。

关键词：白光LED 植物照明光谱调控 R9 R12

激光照明用La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)荧光玻璃薄膜合成及其性能调控

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发光学报 2021年第10期42卷 1482-1492页

作者：黄敏航邾强强孟遥胡翔宇张宏王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

高性能荧光转换材料的开发是激光照明技术发展的关键,由于荧光材料会受到高功率激光的激发,因此必须具有高导热性能及优良的高温稳定性。荧光玻璃薄膜材料由于其优异的综合性能,在激光照明显示领域表现出了良好的应用前景。传统Y_(3)Al_... 详细信息

高性能荧光转换材料的开发是激光照明技术发展的关键,由于荧光材料会受到高功率激光的激发,因此必须具有高导热性能及优良的高温稳定性。荧光玻璃薄膜材料由于其优异的综合性能,在激光照明显示领域表现出了良好的应用前景。传统Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAG∶Ce^(3+))荧光玻璃薄膜由于显色性能较差,难以满足高品质激光照明应用的需求。氮化物荧光材料La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)由于结构的特性,表现出比YAG∶Ce^(3+)更宽的发光光谱和更好的热猝灭性能。本工作针对高显色激光照明的应用需求,在镀有光学薄膜(蓝光透过)的高导热蓝宝石基板上制备了La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)(LSN∶Ce^(3+))荧光玻璃薄膜,并研究了合成温度、荧光粉与玻璃粉的比例(PtG比)、薄膜厚度以及蓝光透过光学薄膜对最终样品发光性能的影响。通过工艺优化,在800℃条件下获得了综合性能优异的LSN∶Ce^(3+)荧光玻璃薄膜(PtG比为1∶1,厚度为50μm),样品可承受最大功率密度为12.73W/mm^(2)蓝色激光的激发,发光效率可以达到157.6 lm/W。此外,LSN∶Ce^(3+)荧光玻璃薄膜显色指数R_(a)相比YAG∶Ce^(3+)提高了9%左右,达到了74.9,在高显色、高功率激光照明领域表现出良好的应用前景。

关键词：荧光玻璃薄膜激光照明蓝光透过膜蓝宝石基板

激光照明应用钇铝石榴石荧光玻璃显色性能优化

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发光学报 2021年第10期42卷 1619-1626页

作者：孟遥邾强强黄敏航胡翔宇张宏王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAG∶Ce^(3+))荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分,难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性,选用绿色发光Y_(3)(Ga,Al)_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(Y... 详细信息

Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAG∶Ce^(3+))荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分,难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性,选用绿色发光Y_(3)(Ga,Al)_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAGG∶Ce^(3+))和橙色发光(Y,Gd)_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(GdYAG∶Ce^(3+))荧光材料作为荧光玻璃中的荧光组分,获得了具有较高显色性能的荧光玻璃材料。详细研究了制备温度、荧光粉和玻璃粉的比例、YAGG∶Ce^(3+)和GdYAG∶Ce^(3+)荧光粉的比例以及样品厚度对其性能的影响。通过制备工艺及材料组分的优化,YAGG∶Ce^(3+)/GdYAG∶Ce^(3+)荧光玻璃样品在蓝色激光激发下的显色指数(Ra)可以达到79.7,相比YAG∶Ce^(3+)荧光玻璃提升了13.7%左右。具有最优Ra的荧光玻璃样品的发光饱和阈值为1.63 W/mm^(2),此时样品的发光效率可以达到163.14 lm/W,可应用于激光照明领域实现白光照明品质的提升。

关键词：激光照明钇铝石榴石荧光玻璃高显色

Si-N共掺杂Lu_3Al_5O_(12):Ce荧光粉的制备及荧光性质

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中国稀土学报 2016年第5期34卷 524-530页

作者：魏绍娟邾强强季巍巍郝绿原徐鑫中国科学技术大学材料科学与工程系能量转换材料重点实验室安徽合肥230026

采用高温固相反应法合成系列Lu_(2.92)Ce_(0.08)Al_(5-y)SiyO_(12-y)N_y(LuAG-CSN)荧光粉,研究了利用CeSi_3N_5实现Si-N在Lu_3Al_5O_(12):Ce(LuAG)荧光粉中的均匀有序掺杂,以优化和调控荧光粉的光致发光特性。首先合成了高纯度的CeSi_3N_5原料,然后采用CeO_2和CeSi_3N_5的组合实现优化Ce浓度(Lu∶Ce=2.92∶0.08)下的Si-N可控均匀掺杂。从荧光粉的激发发射光谱,发现适量的Si-N共掺可以明显增强荧光粉的荧光性能,而且使发射光谱宽化,450 nm蓝光激发的发射峰可从524.2 nm连续调节到556.4 nm,从而能有效优化白光LED的发光效率和调节色坐标,同时发现,所获LuAG荧光粉具有一定的余辉性能。而利用Si3N4作起始原料的掺杂虽然也可以使发射波长宽化,但会显著减低发射强度,且几乎没有余辉特性。

关键词：荧光粉 LuAG 荧光性能 Si-N 余辉性能

钾离子掺杂CsPbCl_(3)∶Mn钙钛矿量子点的荧光性能

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液晶与显示 2021年第10期36卷 1352-1361页

作者：常鹏翟玥吴娜张宏邾强强王乐中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

锰(Mn^(2+))离子掺杂的全无机CsPbCl_(3)钙钛矿量子点具有独特的光学特性和纳米级颗粒尺寸,在Mini/Micro-LED显示器件中具有巨大的应用潜力。然而,当前CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)钙钛矿量子点的荧光量子效率较低,无法满足实际应用需求。针对... 详细信息

锰(Mn^(2+))离子掺杂的全无机CsPbCl_(3)钙钛矿量子点具有独特的光学特性和纳米级颗粒尺寸,在Mini/Micro-LED显示器件中具有巨大的应用潜力。然而,当前CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)钙钛矿量子点的荧光量子效率较低,无法满足实际应用需求。针对此问题,本文采用热注入法制备了钾(K^(+))离子和Mn^(2+)离子共掺杂的CsPbCl_(3)钙钛矿量子点,合成的CsPbCl_(3)∶(K^(+),Mn^(2+))钙钛矿量子点具有双光发射特性,其发光主要来源于钙钛矿激子和掺杂的Mn^(2+)离子。通过优化K^(+)离子的掺杂浓度,CsPbCl_(3)∶(K^(+),Mn^(2+))钙钛矿量子点的荧光量子效率从原始的16.5%提高到66.2%。同时研究了K^(+)离子掺杂对CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)钙钛矿量子点荧光性能的调控机制。研究结果表明,K^(+)离子的掺杂能够有效抑制CsPbCl_(3)∶(K^(+),Mn^(2+))钙钛矿量子点中本征缺陷态以及Mn-Mn二聚体或Mn相关缺陷态,进而增强了量子点中载流子的辐射复合发光。得益于异质离子掺杂的调控策略,此类掺杂型钙钛矿量子点有望应用于Mini/Micro-LED显示领域。

关键词： CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)钙钛矿量子点 K+离子掺杂双光发射荧光量子效率

基于NSGA-Ⅱ的车载光学测量设备任务调度方案优化

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2393-2400页

作者：许强强柴华航天工程大学北京101416

针对车载光学测量设备任务调度方案优化问题,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的多目标遗传算法。首先,建立了包含约束、优化指标在内的观测任务调度问题的数学模型。其中,针对... 详细信息

针对车载光学测量设备任务调度方案优化问题,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的多目标遗传算法。首先,建立了包含约束、优化指标在内的观测任务调度问题的数学模型。其中,针对多优化指标进行巧妙处理,将某些不作为最优指标的优化指标作为指标约束进行处理。其次,基于NSGA-Ⅱ中的快速非优超排序方法计算多目标适应度函数与选择算子,多目标优化求解得到的Pareto最优解集即为任务调度方案集。最后,通过仿真算例对所提算法进行了求解验证。仿真结果表明,该算法能够有效解决任务调度方案优化问题,为车载光学测量设备的工程实践提供了一定的参考。

关键词：车载光学测量设备任务调度多目标优化遗传算法

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