从上转换多模态发光温度计到基于 Er³⁺,Yb³⁺ 发射的比率型可见光功率密度计
材料科学
2025-07-18 v1 应用物理
摘要
本研究证明，Na₃Sc₂(PO₄)₃:Er³⁺,Yb³⁺ 中热诱导的光谱特性变化可有效用于多模态远程温度传感。如所示，Na₃Sc₂(PO₄)₃:Er³⁺,Yb³⁺ 支持基于以下强度比的多种比率型传感模式：(i) ²H₁₁/₂ → ⁴I₁₅/₂ 与 ⁴S₃/₂ → ⁴I₁₅/₂；(ii) ²H₉/₂ → ⁴I₁₃/₂ 与 ⁴S₃/₂ → ⁴I₁₅/₂；以及 (iii) 绿光至红光发射强度比，分别实现最大相对灵敏度为 2.8% K⁻¹、3% K⁻¹ 和 1.8% K⁻¹。Er³⁺ 离子绿光至红光发射强度比中观测到的热变化与 Na₃Sc₂(PO₄)₃:Er³⁺,Yb³⁺ 在高 Yb³⁺ 浓度下的高效光加热之间的协同作用，使可见光功率密度传感器的开发成为可能，在 15 W cm⁻² 下使用 CIE 1931 色度坐标量化时表现出相对灵敏度 SRx = 1.0% W⁻¹ cm² 和 SRy = 0.9% W⁻¹ cm²。据我们所知，这是首个可见光发光功率密度传感器的报告。此外，证明了 Na₃Sc₂(PO₄)₃:Er³⁺,Yb³⁺ 可成功应用于二维光功率密度成像，从而实现照亮场内功率分布的空间可视化。
引用
@article{arxiv.2507.13217,
title = {From the up-converting multimodal luminescent thermometer to ratiometric visual power density meter based on Er3+,Yb3+ emission},
author = {Anam Javaid and Maja Szymczak and Lukasz Marciniak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.13217},
year = {2025}
}