趙海琴，王林香 ，庹 娟，葉 穎

（1. 新疆師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054；2. 新疆師范大學(xué) 礦物發(fā)光及其微結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830054；3. 新疆師范大學(xué) 新型光源與微納米光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830054）

1 引 言

稀土Ho3+離子因具有特殊的階梯狀能級(jí)結(jié)構(gòu)、激發(fā)能級(jí)豐富并具有不同的激光作用機(jī)制、且亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被作為激活劑摻入基質(zhì)材料，從而得到了廣泛應(yīng)用，該方向也是目前激光材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一[1]。在合適的基質(zhì)中摻入Ho3+離子，可以制成輸出功率很高的激光介質(zhì)，用于光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、傳感器、醫(yī)學(xué)診斷、三維（3D）顯示系統(tǒng)，并作為光學(xué)放大器用于光通信窗口，以滿足互聯(lián)網(wǎng)日益增長(zhǎng)的需求[2-4]。相比其他基質(zhì)材料，氧化物的合成對(duì)環(huán)境條件要求低，其化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，因此選擇聲子能量相對(duì)較低、透光范圍寬且容易實(shí)現(xiàn)稀土離子摻雜的氧化镥[5]作為基質(zhì)材料摻雜Ho3+離子，使其實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的綠色和紅色激發(fā)能級(jí)壽命和更好的增益性能。

據(jù)報(bào)道通過(guò)共摻雜Bi3+可以提高發(fā)光材料中Re3+的發(fā)光強(qiáng)度[6]。這歸因于基質(zhì)材料中Re3+和Bi3+離子之間的能量傳遞。由于Bi3+是具有s2電子組態(tài)的離子，在電偶極躍遷中，s2→sp躍遷屬于宇稱選率允許的躍遷，所以具有s2電子組態(tài)的離子在紫外光區(qū)有很強(qiáng)的吸收帶[7]，因此Bi3+離子可以在材料中充當(dāng)敏化劑，而Re3+離子充當(dāng)激活劑。近年來(lái)，許多研究者對(duì)Ho3+、Bi3+共摻雜基質(zhì)材料的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究，如：T. K. Visweswara Rao[8]采用多元醇法制備了Bi3+摻雜LaAlO3:Ho3+熒光粉，研究了其在紫外光激發(fā)下的光致發(fā)光性能，在272 nm的激發(fā)下，Ho3+的發(fā)光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，是由于Bi3+向Ho3+進(jìn)行了有效能量傳遞，且能量傳遞效率最高達(dá)到了69%。Xu J P[9]報(bào)道了LaNbTiO6:Ho3+、Bi3+共摻雜樣品中Ho3+的激發(fā)與Bi3+的發(fā)射有很大的重疊，當(dāng)Bi3+摻入后，545 nm處的Ho3+的特征發(fā)射強(qiáng)度急劇增加了1.8倍，表明Bi3+可以吸收能量并有效地轉(zhuǎn)移給Ho3+，增加Ho3+的f-f躍遷，在Y2O3中也有相似的結(jié)果。在327 nm或370 nm激發(fā)下，在Y2O3中摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.75%的Bi3+和摩爾分?jǐn)?shù)為1%的Ho3+后，其發(fā)射光譜既有Bi3+的發(fā)射峰，也有Ho3+的發(fā)射峰，且LaNbTiO6:4%Ho3+,2%Bi3+和Y2O3:0.75%Bi3+,0.5%Ho3+的 量子效率分別為16%和31%。Zeng L W[10]研究了GdVO4:Ho3+熒光粉中摻入Bi3+后對(duì)發(fā)光強(qiáng)度和熒光壽命的影響，以及具體的能量傳遞過(guò)程。在GdVO4基質(zhì)中，Bi3+和Ho3+之間的能量傳遞效率高達(dá)88.35%。Suresh B[4]研究了在摩爾分?jǐn)?shù)為1.0%的Ho2O3摻雜PbO-SiO2玻璃基礎(chǔ)上共摻雜不同濃度的Bi2O3（摩爾分?jǐn)?shù)從0至9.0%）樣品的光學(xué)吸收光譜、光致發(fā)光光譜、光致發(fā)光衰減、紅外發(fā)射譜和拉曼光譜。結(jié)果表明，不含Bi2O3的玻璃的發(fā)射光譜出現(xiàn)了Ho3+離子的綠色、紅色以及近紅外發(fā)射，當(dāng)摻入摩爾分?jǐn)?shù)為5.0%的Bi2O3時(shí)，綠色發(fā)射強(qiáng)度增強(qiáng)了接近3倍。本課題組[11]利用高溫固相法制備了系列Li+、Bi3+摻雜Lu2O3：Ho3+熒光粉體，發(fā)現(xiàn)16%Li+摻雜、1.5%Bi3+摻雜以及2%Li+/1.5%Bi3+共摻的樣品發(fā)光強(qiáng)度分別提高了3.0、128.9、1.4倍。然而關(guān)于Lu2O3基質(zhì)中Bi3+→Ho3+能量傳遞規(guī)律及Bi3+→Ho3+間的相互作用研究較少，本文合成了不同濃度Bi3+摻雜Lu2O3:Ho3+熒光粉，并分析了Bi3+摻雜對(duì)合成粉體微結(jié)構(gòu)及發(fā)光性質(zhì)的影響，Bi3+和Ho3+之間的能量傳遞規(guī)律以及離子間相互作用情況。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 熒光粉的制備

前期實(shí)驗(yàn)中，2%Ho3+摻雜、1 100 ℃煅燒2 h獲得的Lu98%O3:2%Ho3+熒光粉發(fā)光最強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)以Lu98.5%O3:1.5%Ho3+為基礎(chǔ)，按表1中的摩爾分?jǐn)?shù)進(jìn)行摻雜，用AL104電子天平稱取Lu2O3、Ho2O3、Bi2O3試劑，將混合物用瑪瑙研缽研磨30 min后，裝入石英坩堝，放入KSL-1400G箱式電阻爐在空氣中以1 100 ℃煅燒2 h，加熱完成后，取出樣品在冷凝臺(tái)上迅速冷卻至室溫，獲得Lu2O3:Ho3+, Bi3+系列熒光粉。

表1 不同摩爾分?jǐn)?shù)的Bi3+摻雜Lu2O3:Ho3+熒光粉Tab. 1 Bi3+ doped Lu2O3:Ho3+ phosphors at different doping concentrations

2.2 熒光粉的表征

采用日本島津XRD-6 100型粉末衍射儀對(duì)熒光粉進(jìn)行物相分析；用英國(guó)愛(ài)丁堡FLS920穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)量熒光粉的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及熒光壽命；使用光譜儀外接980 nm激光器，測(cè)量上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。進(jìn)行以上表征分析時(shí)在觀測(cè)光柵入口處根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求放置適當(dāng)?shù)臑V光片，以消除光源雜散光和倍頻峰的影響，所用的儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)前均進(jìn)行了校正，所有測(cè)量均在室溫下進(jìn)行。

3 結(jié)果與討論

3.1 物相分析

圖1為L(zhǎng)u1-x-yO3:x%Ho3+,y%Bi3+(x=0,y=1.5;x=1.5,y為0,1,1.5, 2) 樣品的X射線衍射 (XRD)圖譜。由圖1可以看出，各個(gè)衍射峰都與立方相Lu2O3晶體的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS#43-1 021)的衍射峰吻合得很好。這說(shuō)明Ho3+、Bi3+的摻雜沒(méi)有引起基質(zhì)材料Lu2O3立方晶相結(jié)構(gòu)的改變。Ho3+(r=0.090 1 nm)、Bi3+(r=0.096 nm)的離子半徑和Lu3+(r=0.086 1 nm)的離子半徑接近，所以Ho3+和Bi3+進(jìn)入晶格能夠取代基質(zhì)中Lu3+的晶格位置而不改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。

圖1 Ho3+、Bi3+摻雜Lu2O3粉末XRDFig. 1 XRD patterns of Ho3+ and Bi3+ doped Lu2O3 powders

3.2 Lu1-x-yO3:x%Ho3+, y%Bi3+熒光粉紫外可見(jiàn)光譜的發(fā)光性能

圖2（彩圖見(jiàn)期刊電子版）是Lu98.5%O3:1.5%Bi3+及Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。Lu98.5%O3:1.5%Bi3+和Lu98.5%O3:1.5%Ho3+的激發(fā)光譜（λem=491 nm）中，200～300 nm之間寬帶為L(zhǎng)u2O3基質(zhì)的吸收，其中322 nm是Bi3+的激發(fā)峰，源于1S0→3P1躍遷；其發(fā)射光譜(λex=322 nm)中490 nm處的寬發(fā)射峰源于Bi3+的3P1→1S0躍遷。Ho3+的激發(fā)峰位于361、390、415、448、456、464 nm，分別對(duì)應(yīng)Ho3+的5I8基態(tài)到5G2、5G4、5G5、5F1、5G6、3K8激發(fā)態(tài)之間的躍遷，其發(fā)射光譜(λex=448 nm)包 含 了Ho3+的540 nm（5F4→5I8躍遷）、551 nm（5S2→5I8躍遷）和667 nm（5F5→5I8躍遷）發(fā)射峰。

通過(guò)比較Lu98.5%O3:1.5%Bi3+及Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品激發(fā)峰和發(fā)射峰的位置，可以明顯看到490 nm附近的Bi3+的寬發(fā)射峰（390～600 nm）與Ho3+的激發(fā)峰（范圍360～500 nm）以及Ho3+的發(fā)射峰(540 nm和551 nm)有重疊。

圖3（彩圖見(jiàn)期刊電子版）為合成Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+（y=0,1,1.5,2）熒光粉的激發(fā)（λem=551 nm）和發(fā)射光譜（λex=322 nm）。551 nm監(jiān)測(cè)下，隨著Bi3+摻雜濃度的增加，322 nm處Bi3+的激發(fā)強(qiáng)度先增加后降低。這是由于隨著Bi3+摻雜濃度增加，吸收了能量的Bi3+數(shù)量增加，獲得的激發(fā)就增強(qiáng)，但當(dāng)Bi3+摻雜過(guò)量時(shí)，離子間的能量交叉弛豫作用增加，反而使得Bi3+的吸收減弱。

圖2 Lu98.5%O3:1.5%Bi3+和 Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜Fig. 2 Excitation and emission spectra of Lu98.5%O3:1.5%Bi3+ and Lu98.5%O3:1.5%Ho3+phosphor samples

圖3 Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+，y%Bi3+樣品的激發(fā)光譜（a）和發(fā)射光譜（b）Fig. 3 Excitation spectra (a) and emission spectrum (b) of Lu98.5%-yO3: 1.5% Ho3+, y%Bi3+ samples

同時(shí)448 nm附近Ho3+的激發(fā)強(qiáng)度先增加后降低。這是因?yàn)锽i3+的寬發(fā)射峰（范圍390～600 nm）與Ho3+的激發(fā)峰448 nm（范圍360～500 nm）重疊，故Bi3+發(fā)射的能量將會(huì)傳遞給Ho3+，在Ho3+離子濃度不變的情況下，Ho3+吸收能量的大小取決于Bi3+傳遞給Ho3+的能量。因此448 nm處Ho3+的激發(fā)峰峰強(qiáng)度先增加后降低。

隨著Bi3+摻雜濃度的增加，322 nm處Bi3+的激發(fā)強(qiáng)度先增后減，1.5%Bi3+摻雜時(shí)，Bi3+獲得的激發(fā)及發(fā)射均最強(qiáng)，且與Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品相比，所有摻雜了Bi3+的樣品在551 nm處的發(fā)光均明顯提高。但在440～540 nm內(nèi)，摻雜1%和2%的Bi3+樣品的發(fā)射強(qiáng)度基本一致，而摻雜1.5%Bi3+樣品在491 nm附近發(fā)光明顯減弱，同時(shí)在540 nm和551 nm處的Ho3+發(fā)光增強(qiáng)，這說(shuō)明Bi3將吸收的能量部分傳遞給了Ho3+。

圖4為Bi3+與Ho3+的能級(jí)以及能量傳遞示意圖。由前文可知，具有s2電子組態(tài)的離子在紫外光區(qū)有很強(qiáng)的吸收帶，s2電子組態(tài)基態(tài)能級(jí)為1S0，sp電子組態(tài)分裂為3P0、3P1、3P2和1P1能級(jí)。根據(jù)自旋選擇定則1S0→1P1為唯一的允許躍遷，但基態(tài)1S0也可躍遷到激發(fā)態(tài)3P1。這是因?yàn)樽孕?軌道耦合過(guò)程中自旋的單態(tài)和三重態(tài)發(fā)生了混合，因而使自旋選擇定則不嚴(yán)格。由圖4可見(jiàn)，Bi3+的3P1→1S0躍遷的能量與Ho3+的5S2/5F4→5I8和5F5→5I8躍遷的能量相接近，Bi3+的發(fā)射能量和Ho3+的發(fā)射能量出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，因此Bi3+可以通過(guò)無(wú)輻射過(guò)程弛豫到基態(tài)1S0的過(guò)程中將其部分能量傳遞給Ho3+，使得Ho3+的熒光增強(qiáng)。

圖4 Bi3+與Ho3+的能級(jí)以及能量傳遞示意圖Fig. 4 Schematic diagram of the energy levels and energy transfer of Bi3+ and Ho3+

3.3 Lu1-x-yO3:x%Ho3+, y%Bi3+熒光粉的上轉(zhuǎn)換光譜

圖5所示為紅外激光980 nm激發(fā)下 Lu1-x-yO3:x%Ho3+,y%Bi3+熒光粉的上轉(zhuǎn)換光譜，并與322 nm激發(fā)下樣品對(duì)應(yīng)的發(fā)射光譜進(jìn)行比較。其中，圖5（a）為分別在322 nm和980 nm激發(fā)下，Lu97%O3:1.5%Ho3+，1.5%Bi3+發(fā)射光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，980 nm激發(fā)下所有樣品均出現(xiàn)551 nm綠光發(fā)射以及686 nm處的紅光發(fā)射。從圖5（b）來(lái)看，980 nm激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度明顯比322 nm激發(fā)下的發(fā)光要強(qiáng)。980 nm激發(fā)下，1%Bi3+摻雜 Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品及1.5%Bi3+摻雜Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品、2%Bi3+摻雜 Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品分別比Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品在551 nm處發(fā)光增強(qiáng) 13.3倍、16.8倍、14.2倍。而在322 nm激發(fā)下490 nm處Bi3+的發(fā)射峰卻在980 nm激發(fā)下出現(xiàn)了極大的增強(qiáng)，在322 nm激發(fā)下幾乎沒(méi)有出現(xiàn)的紅色發(fā)射峰（687 nm）在980 nm激發(fā)下也出現(xiàn)了，在686 nm處的發(fā)光增強(qiáng)1 369.5倍、2 339.3倍、1 692.9倍。

圖5 980 nm及322 nm激發(fā)下Lu1?x?yO3:x%Ho3+, y%Bi3+樣品的發(fā)射光譜及強(qiáng)度變化Fig. 5 Luminescence spectra and intensity changes of Lu1?x?yO3:x%Ho3+, y%Bi3+ samples at 980 nm and 322 nm excitation

本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)不同濃度Bi3+摻雜Lu2O3:Ho3+系列熒光粉在980 nm激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度明顯比322 nm激發(fā)下的發(fā)光要強(qiáng)，能夠更有效地實(shí)現(xiàn)黃綠光發(fā)射。這是因?yàn)樵陂L(zhǎng)波長(zhǎng)光的激發(fā)下，共摻Bi3+能夠更好地實(shí)現(xiàn)Bi3+的敏化作用，從而使得發(fā)光產(chǎn)生增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)生的上轉(zhuǎn)換機(jī)制與常規(guī)上轉(zhuǎn)換機(jī)制不同之處在于：傳統(tǒng)使用Yb3+作為敏化劑將能量傳遞給稀土離子，使得稀土離子在可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)射能量增加。而本實(shí)驗(yàn)中Bi3+替代Yb3+在上轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)揮了敏化作用。在近紅外光激發(fā)下，Bi3+在449 nm處得到有效激發(fā)，被激發(fā)的Bi3+將能量傳遞給Ho3+，使得Ho3+在可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)射能量增加[12]。

3.4 Bi3+、Ho3+能量傳遞及相互作用

在λ=322 nm激發(fā)下，對(duì)Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+熒光粉體中Ho3+的5S2能級(jí)的熒光壽命進(jìn)行測(cè)試，能級(jí)衰減曲線用雙指數(shù)函數(shù)公式[13-15]

進(jìn)行擬合。式（1）中，I為任意時(shí)間的熒光強(qiáng)度，A1和A2為擬合參數(shù)，τ1和τ2為指數(shù)分量的衰減時(shí)間，其中τ1為快衰減時(shí)間，τ2為慢衰減時(shí)間。擬合曲線如圖6所示。

圖6 Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+熒光粉中Ho3+的熒光衰減曲線Fig. 6 Decay curves for the luminescence of Ho3+ in Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+, y%Bi3+phosphors

由平均壽命計(jì)算公式[16]

計(jì) 算 得 到Lu98.5%?yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+樣 品 中Ho3+的熒光壽命。

Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+（y=0，1，1.5，2）熒光粉體中Ho3+的熒光壽命依次為57.82，61.80，63.99，65.40 μs，Ho3+的熒光壽命在隨著Bi3+摻雜濃度的增加而逐漸延長(zhǎng)，這表明Bi3+將能量傳遞給了Ho3+，從而延長(zhǎng)了Ho3+的5S2能級(jí)壽命。

激子能級(jí)壽命取決于電子的輻射躍遷速率WR和無(wú)輻射躍遷速率WNR，即：

其中，WR與晶場(chǎng)密切相關(guān)，受發(fā)光中心離子周圍晶格和配位數(shù)的影響較大；而WNR受溫度的影響較大。從式（3）可知：若壽命增加，則WR和WNR的總和減小。另一方面發(fā)光的熒光強(qiáng)度可由式（4）決定：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：隨著Bi3+摻雜濃度的增加，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度隨之增強(qiáng)，而激子壽命也在隨之延長(zhǎng)，反映出電子的輻射躍遷速率WNR在逐漸減小。由此可知，輻射復(fù)合速率隨Bi3+摻雜濃度的增加而逐漸減小。

稀土離子間的能量傳遞一般為再吸收輻射能量傳遞和無(wú)輻射共振能量傳遞[17]。其中，共振能量傳遞通常有兩種傳遞方式：一種為交換相互作用，另一種為電多極相互作用[18-21]。交換相互作用通常發(fā)生在禁帶躍遷中，如果能量傳遞由交換作用引起，則要求敏化劑和激活劑之間的臨界距離小于0.5 nm[22-23]。對(duì)Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+樣品，Bi3+/Ho3+在Lu2O3基質(zhì)中發(fā)生濃度猝滅的臨界距離可由Blasse提出的濃度猝滅公式[24-27]計(jì)算：

式（5）中，RC為Bi3+到Ho3+能量傳遞的臨界距離，V為晶胞體積，XC是臨界濃度，N為晶胞中可被激活劑離子占據(jù)的晶格配位數(shù)。對(duì)于Lu2O3基質(zhì)，V=1.122 62 nm3，N=6。在Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+,y%Bi3+樣品中，臨界濃度XC為1.5%，將以上數(shù)值代入式（5）中，計(jì)算得能量傳遞臨界距離RC=2.979 nm>0.5 nm。因此，Bi3+→Ho3+之間的能量傳遞不是短距離的交換作用，而是以電多極交換作用方式進(jìn)行。根據(jù)Dexter能量傳遞理論和Reisfeld近似值法，Bi3+→Ho3+之間的能量傳遞類型可由式[28-30]（6）計(jì)算：

式（6）中 ηS0和 ηS分別表示有無(wú)Bi3+離子摻雜時(shí)熒光粉的量子效率，C為摻雜濃度，n為多極相互作用的特征系數(shù)，n=6、8、10分別對(duì)應(yīng)偶極-偶極、偶極-四極、四極-四極相互作用。而的比值近似等于熒光積分強(qiáng)度（IS0表示無(wú)Bi3+離子摻雜時(shí)熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度，IS表示Bi3+、Ho3+共摻雜時(shí)熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度）的比值，即得到[31]：

根據(jù)式（7）計(jì)算，IS0/IS與Cn/3的關(guān)系如圖7所示，R2為相關(guān)系數(shù)。從圖7中可以看出，當(dāng)n=8時(shí)，IS0/Is與Cn/3間的線性關(guān)系最好，表明在Lu2O3基質(zhì)中，Bi3+與Ho3+之間的能量傳遞是通過(guò)多極相互作用中的偶極-四極相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖7 Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+，y%Bi3+熒光粉中Ho3+的I S0/IS與(CBi+CHo)6/3，(CBi+CHo)8/3和(CBi+CHo)10/3關(guān)系曲線Fig. 7 Dependence IS0/IS of Ho3+ on (CBi+CHo) 6/3,(CBi+CHo) 8/3 and (CBi+CHo) 10/3 in Lu98.5%-yO3:1.5%Ho3+, y%Bi3+ phosphor

4 結(jié) 論

本文采用高溫固相法制備了不同濃度的Bi3+摻雜Lu2O3:Ho3+熒光粉，并對(duì)合成粉體微結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)及能級(jí)壽命進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：Bi3+摻雜對(duì)Lu2O3立方相的主要結(jié)構(gòu)基本無(wú)影響。在322 nm激發(fā)下，Lu2O3:Ho3+,Bi3+熒光粉在551 nm處Ho3+的發(fā)射強(qiáng)度隨著Bi3+摻雜濃度的增加而增強(qiáng)，490 nm處Bi3+的發(fā)射強(qiáng)度在逐漸降低，當(dāng)Bi3+摻雜濃度為1.5%時(shí)，Bi3+對(duì)Ho3+的能量傳遞最有效，發(fā)光強(qiáng)度比單摻Ho3+高34.8倍。在980 nm激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度明顯比322 nm激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)。980 nm激發(fā)下，1%Bi3+摻雜、1.5%Bi3+摻雜、2%Bi3+摻雜Lu98.5%O3:1.5%Ho3+樣品在551 nm處發(fā)光比在322 nm激發(fā)下分別增強(qiáng)了13.3倍、16.8倍、14.2倍，在322 nm激發(fā)下幾乎沒(méi)有出現(xiàn)的紅色發(fā)射峰，在980 nm激發(fā)下卻出現(xiàn)了極大的增強(qiáng)，通過(guò)對(duì)比，在686 nm處的發(fā)光分別增強(qiáng)了1 369.5倍、2 339.3倍、1 692.9倍。通過(guò)計(jì)算得到Bi3+和Ho3+之間的能量傳遞臨界距離為2.979 nm，分析得到Bi3+與Ho3+之間的能量傳遞是通過(guò)偶極-四極相互作用實(shí)現(xiàn)的。