孙大成，周姚，曹英浩，慕立鹏，周见红

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

稀土掺杂材料可渐进式吸收多个光子来实现由近红外到可见光的上转换发光［1］。这种发光具有斯托克斯位移大、光化学稳定性强、荧光寿命长等优势，可应用于生物医学［2-3］、温度测量［4］、传感［5］和激光器［6-8］等领域。但稀土掺杂材料本身的发光效率很低，常低于1%，严重限制了其应用，需要对其进行增强。在各种增强方式中，回音壁模式［9］（Whispering Gallery Mode，WGM）因其超高的品质因子，近几年取得了一些进展［10］。

2018 年，Angel 等人［11］利用掺稀土元素Tm3+的聚苯乙烯微球，实现了连续5 h 的上转换激光发射。其稀土元素是通过沉积的方式覆盖在微球表面的。由于沉积的随机性，该微球的表面是粗糙的，这会增加回音壁模式的耦合损耗和散射损耗，进而降低谐振增强的效果。

同年，Lu 等人［12］利用自制的回音壁模式微球腔，实现了从980 nm 到2.0 μm 的下转换激光发射。其工艺是首先烧熔SiO2光纤形成回音壁模式微球，之后在其表面涂覆一层稀土掺杂溶胶，最后再次烧熔形成稀土掺杂微球腔。该工艺利用二次烧熔，解决了引入稀土元素后，微腔表面粗糙的问题。但因为溶胶的涂覆并不均匀，虽然外表面在二次烧熔后是比较标准的球面，但是其表面下的稀土掺杂并不均匀，会影响增强效果。

综上，微球制备后再进行稀土掺杂的方式，常常会有表面粗糙和稀土元素引入不均匀等问题，这会带来额外的损耗，降低回音壁模式的增强效果。本文针对此问题，提出了一种在微球制备前引入稀土掺杂纳米晶的制备工艺。……