稀土离子间反斯托克斯能量传递计算的改进.doc

稀土离子间反斯托克斯能量传递计算的改进
2。数值模拟计算和分析
陈晓波1,王策1，康栋国２，　　Naｒuhito Sawaｎｏboｒi３，　 王水锋1, 　李永良1,王平１
1。　北京师范大学分析测试中心，核科学和技术研究院,应用光学北京重点实验室,北京100８75
２. 北京应用物理和计算数学研究所，　 北京100０８8
3。 Sumita Ｏｐｔicａl Gｌａｓs，　 Ｉnc。， 　4-7—２５ Harｉgａｙa，　 Ｕrawａ， Ｓaiｔａｍa33８， 　Ｊapａn
摘要对稀土离子能级的动力学过程进行了数值计算，并对各个能级的布居概率改变进行了分析。发现如果不考虑斯托克斯过程和反斯托克斯过程之间的区别而采用原有声子辅助能量传递理论中相同的计算公式对待两种过程的话，得到的理论计算结果就与我们实验得到的校准的结果不一致，为了能够准确描述反斯托克斯能量传递过程，众所周知的量子喇曼理论相对于经典拉曼理论在斯托克斯与反斯托克斯过程的强度比上所增加的比值系数exｐ{ΔE／kT｝被首次成功地引入来描述反斯托克斯能量传递。在能量传递计算理论中引入该比值系数之后,理论计算结果与实验结果符合的非常好,并且发现该比值系数在对纳米尺度材料的光子学研究探索中会发挥至关重要的作用.
关键词能量传递; 改进； 纳米材料
中图分类号:O242文献标识码：ADOI:／ｊ。—0５9３(20１0）0８—２0１7—０6
引言
基金项目：国家自然科学基金项目（１06７４０19）资助
作者简介:陈晓波,19６３年生，北京师范大学应用光学北京重点实验室教授 　　 　＊通讯联系人e—ｍａil: 　,
纳米材料科学目前最重要的一个任务就是探索纳米材料的性能、 微结构尤其是光谱学特征，它一方面大大拓展了科学研究的知识范围，同时也为发光领域带来了更新的进展[1-5]。随着对纳米材料的探索，一些特殊的物理定律和新概念在纳米材料的研究中得以建立， 进一步的丰富了我们对自然科学的认识［2-11］。在前一篇的稿件中我们实验研究了红绿荧光强度反转现象［8］。本文以此为基础，　 。3 nｍ光激发下的所有稀土离子能级的动力学过程进行了数值计算。其中对Ｅｒ３+在３0 00０ ｃm-1以下能级的布居概率随时间变化的计算结果进行了透彻分析[10］。发现如果不考虑斯托克斯过程和反斯托克斯过程之间的区别而采用原有声子辅助能量传递理论
［４,　5］［７]，引入额外的系数ｅxp｛ΔE/kＴ｝来描述反斯托克斯能量传递过程。在对能量传递理论进行上述改进的情况下,得到的理论计算结果与实验得到的结果符合得非常好。
1结果与分析
表1的第6行到第８行给出了Eｒ（）Yb(9。5）∶FOＶ在３个不同的微晶体积比η下的理论计算结果。显然看到在利用原有传统的能量传递计算理论进行模拟计算的结果为红绿荧光强度反转动态范围Σ随着体积比η的增大而增大。另一方面，容易看出随着体积比η的减小相互作用离子间距也会随之减小，而能量传递速率却相反会随η减小而增大。也就是说以上Σ和γ随η3＋和不同浓度Yb3＋的***氧化物玻璃陶瓷的荧光强度反转动态范围Σ的实验研究[8， 9］发现，Σ和γ的值随着Yｂ3＋[８， ９]指出Σ和γ—b过程,图１所示的从