8.光学材料PPT.ppt

11.光学材料;11.光学材料;11.1 发光材料;什么是发光材料 物质内部以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程；在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料 ;发光的特征有三个： 发光材料的发光颜色彼此不同，都有各自特征，选用不同的发光材料可得各种发光颜色。 发光材料种类很多，发光颜色也覆盖整个可见光范围。 材料的发光光谱可分为以下3种类型： 宽带：半宽度一100nm，如CaWO4； 窄带：半宽度一50nm，如Sr2(PO4)Cl：Eu3+； 线谱：半宽度一0.1nm，如GdVO4：Eu3+。 究竟一种材料的发光光谱属于哪一类，既与基质有关，又与杂质有关。 ;发光的第二个特征是它的强度。 发光强度随激发强度而变; 激光出现前，电子束能量较高，强度较大，一般不发光或发光很弱的材料，在阴极射线激发下可发出可觉察的光或较强的光。 激光出现后，其强度可以大于107W/cm2，在它激发下很容易引起发光。;发光的第三个特征是发光持续时间。 最初发光分为荧光及磷光两种：荧光是在激发时发出的光，磷光是在激发停止后发出的光。 瞬态光谱技术已把测量范围缩小到1ps(10-12s)以下，最快的脉冲光输出已短到8fs(1fs=10-15s)，荧光及磷光的时间界限已不清楚。 发光总是延迟于激发，当激发停止后，发光亮度从J0衰减到 10％J0时，经历的时间为余辉时间。 ;自然界中很多物质或多或少都可以发光，发光材料中既有无机化合物，也有有机化合物。 发光材料使用最多的是粉末状多晶固体无机化合物，其次是单晶和薄膜。 根据发光类型，可把发光材料分为光致发光材料、阴极射线发光材料、X射线发光材料、场致发光材料、发光二极管等。 ;光致发光是指发光材料从较高能量的光辐射(如紫外光)中得到能量，击发光子发光的现象。 光致发光材料主要是荧光粉，早期的荧光粉是MgWO4与(Zn、Be)2SiO4：Mn2+。 将荧光粉涂在充满汞的玻璃管内侧，汞在电场作用下放电产生紫外线，荧光粉吸收紫外线的能量，将其转化为白光放出。 ;蓄光型发光材料也是光致发光材料中的重要一种，更注意发光的衰减规律和热释光性能。 蓄光型发光材料可直接制成各种制品应用，如发光涂料、塑料膜板、纤维、陶瓷和玻璃等。 ;阴极射线发光是在真空中从阴极出来的电子经加速后轰击荧屏所发出的光。 发光区域只局限于电子所轰击的区域附近： 由于电子的能量在几千电子伏以上，除发光以外，还可以产生x射线。 ;阴极射线发光材料可制备阴极射线管，用途广泛。 阴极射线管大量用于彩色电视机的显像管，显示屏，对人们的生活有巨大影响； ;场致发光是材料在外电场作用下，出现发光的现象。 半导体半导体材料场致发光的微观过程主要是碰撞激发或离化杂质中心。 ;半导体材料与金属电极相接的界面上形成势垒，电子从金属一侧隧穿到半导体的几率很大。 电子进入半导体后被其体内电场加速，当它与发光中心或基质某个电子碰撞，会将部分能量交给中心或基质电子，使它们被激发或被离化。 激发：电子从激发态跃迁到基态，发射出光来； 离化：电子进入导带成为整个晶格所有，电子与离化中心复合时，发出光束。 ;场致发光材料在交流电压或直流电压作用下都可发光。最常用的直流场致发光材料有ZnS：Mn，Cu，亮度约350Cd/m2，发光效率为0.5lm/W； ZnS：Ag可发出蓝光；(ZnCd)S：Ag可发出绿光，改变配比(ZnCd)S：Ag可发出红光。 近年来还试用在CaS、SrS等基质中掺杂稀土元素的直流场致发光材料。 ;发光二极管是辐射光的半导体二极管，施加正向电压时，通过pn结分别把n区电子注入p区，p区空穴注入n区，电子和空穴复合发光，把电能直接转换成光能。 ;发光二极管和器件已实现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七彩色的生产和应用，并拓展到近红外和近紫外范围，如发红光的GaAsP，发绿光的GaP等。 发光二极管的发光效率也提高上千倍。使用GaN基材料的二极管，可发出高亮度的白光，在20mA的电流下，发光强度达到2Cd，能作为强光源使用;发光二极管也可做成指示器和数字显示器，用于计算机、广告、家用电器、车辆、交通信号等仪器仪表的显示中。 ;北京奥运会开幕式开场的画轴打开在一个巨大的LED屏幕上。 LED屏幕长147米，宽22米，总面积3234平方米，上面铺了44000颗LED。 LED地面完全经得住演员踩踏、水浸等考验。 LED大屏分辨率高达7052×1056，是普通电脑的5倍，制造的光影效果和表演密切结合，将观众引入梦幻世界。 ;;11.2 激光材料;*;2 激光原理;2 激光原理;2、激光原理;自发辐射与受激辐射的区别;*;*;*; 激光能量在时间和空间上高度集中，能在极 小区域产生几百万度的高温。;*;*; 计量