Yb~(3+)团簇的合作跃迁讨论合作跃迁是一种非常特别的光频转换过程，它可以在离子不存在能级的光谱区段发射或吸收光子，自发现以来无论是在理论上还是在实验上都一直吸引着讨论者的关注。关于两个离子的合作发光，著名原子物理理论学家 D. L. Dexter 利用一阶微扰理论首先给出了两个离子之间合作几率的计算方法。随后讨论者逐步完善了合作跃迁理论，并且报道了合作跃迁在三维显示、光学双稳、结构探针等方面展示出的应用前景。对于三个离子之间的合作跃迁，Dexter 指出：―根据一阶微扰波函数的形式，三个离子之间的合作几率由于项项相消结果为零，因此这种过程是无法发生的。‖Dexter 指出耦合波函数的二级修正可以允许这种三个离子合作跃迁的发生，不过这种跃迁的几率已经低到没有必要进行计算的程度。在其后的 50 年里，没有人再提及过利用二级微扰波函数计算三个离子的合作跃迁，同时三个相同镧系离子共同参加的合作发光也鲜有人报道。合作发光与合作吸收之前都专指两个离子之间的相互作用，本文的讨论修正了这种固有观点，拓宽了合作发光、合作敏化的上转换发光范围。本文中提到的团簇，是指由三个或三个以上离子构成的能够进行合作跃迁的结构单元，我们称之为稀土离子荧光团簇。本论文围绕 Yb3+团簇合作发光及合作能量传递中的光与物质相互作用这一基本科学问题开展讨论，包含以下三方面内容。1、利用改良的材料制备方法，在以 CaF2 为基质的材料中，我们观察到了 Yb3+离子对（Yb3+-dimer）显著增强的合作发光。在此基础上，我们首次在室温下观察到了中心波长位于 343nm 的荧光发射。其发射光谱与 Yb3+离子发射光谱的三阶卷积结果符合的很好；荧光发射的寿命约为 Yb3+离子发射寿命的三分之一；光子数拟合 n 值约为 3。这些实验结果表明，这个荧光发射来自于三个 Yb3+离子（Yb3+-trimer）的合作发光。利用高分辨光谱测量法得到了具有精细结构的低温发射光谱，我们发现实测光谱与理论计算光谱的峰形基本一致。我们给出了发射光谱的峰位对应关系，发现其中一些发射峰与理论位置相比发生了蓝移。2、在 980nm 激光的激发下，我们在 CaF2:Yb3+, Gd3+样品中首次观察到了 Gd3+离子的上转换发光（315nm）。光谱分析证实了 Gd3+离子 6P7/2 能级的布居源自于 Yb3+团簇的合作能量传递。在 980nm 激光的激发下，我们在 CaF2:Yb3+,Gd3+样品中首次观察到了来自Gd3+离子 6IJ 能级、中心位于 282nm 的上转换发射。对于 Gd...
