淬火 Quenching

2022-12-20 11:19:22 浏览:229

定义

激发态人口的减少或限制,主要是通过不必要的效应。

术语淬火有许多不同的含义;本文仅讨论淬灭荧光(例如在荧光粉中)或激光跃迁(特别是固态激光器)的背景。 在稀土掺杂或过渡金属掺杂的激光增益介质(激光晶体或玻璃)中,激光活性离子的电子能级的寿命有时会大大缩短。 这种淬火可能有不同的起源,例如:

  • 多声子过渡到较低的电子电平
  • 激光活性离子之间的能量转移过程(对于高浓度,特别是当离子聚集时;这称为浓度淬灭或成对诱导淬灭)(通常与上转换有关)
  • 能量转移到其他离子,例如作为不需要的杂质存在,这些杂质可能由原材料引入,也可以在晶体生长过程中引入,例如通过坩埚的污染
  • 能量传递到色心,即晶体结构中的缺陷

在这种情况下,人们可以认为上部电子能级被淬灭,或辐射跃迁到较低能级,或发光本身。

淬灭随着衰变时间和淬灭电子状态荧光总强度的降低而变得明显。 强度降低与量子效率的降低有关;只有部分离子放入上层可以发出荧光。

如果某些激光跃迁的上激光电平被淬灭,即上层寿命降低,这可能会提高激光器的阈值泵浦功率或降低放大器的增益。 然而,淬火过程对于激光操作也非常有用,甚至是必不可少的:

  • 它们可以通过泵入较高的激光水平来填充上部激光水平。
  • 它们可能有助于减少较低状态的寿命,从而减少较低激光水平的数量。

负责终生淬灭的过程可能会在其他波长产生额外的荧光。 例如,荧光可能揭示较高水平(→上转换荧光)的群体或通过能量转移激发其他离子物种(有时以杂质形式存在)。 然而,很难确定观察到的荧光是否真的来自负责淬灭的相同过程。 例如,弱上转换荧光可能是一些额外的弱效应,对水平寿命的影响可以忽略不计,或者可能表明通过上转换的强猝灭(并且只是因为上转换荧光的量子效率很小而很弱)。

基础光学

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