一、核心原理：光子階數依賴的發光競爭

• 低功率密度：僅滿足低階光子過程（如 2 光子）閾值，綠色發光主導

• 中功率密度：達到中階光子過程（如 3 光子）閾值，紅色發光增強并與綠色競爭

• 高功率密度：突破高階光子過程（如 4 光子）閾值，藍色發光成為主導

二、典型實現策略

1. 核殼結構設計

• 內層（核）：NaYbF?:Er，提供 Yb3?敏化劑和 Er3?激活劑，負責 2 光子綠色和 3 光子紅色發射

• 中間層（隔離層）：NaYF?，防止核殼間能量串擾，確保各層獨立工作

• 外層（殼）：NaYF?:Yb,Tm，提供 Yb3?敏化劑和 Tm3?激活劑，負責 4 光子藍色發射

2. 單摻雜離子體系調控

• 低功率：綠色發光（?S?/?→?I??/?）占優

• 高功率：交叉弛豫增強，紅色發光（?F?/?→?I??/?）增強，實現綠→紅轉變

• 利用兩種離子對激發功率的不同敏感度，實現多色調控

3. 脈沖激光激發調控

• 未整形或 V 形飛秒脈沖：功率變化可有效調節 Er3?的綠 / 紅發射比例

• 余弦整形脈沖：功率變化對顏色影響較小

三、關鍵影響因素

1. 摻雜濃度：Yb3?濃度影響敏化效率，激活劑濃度影響交叉弛豫強度

2. 晶體結構：β-NaYF?是上轉換效率高的基質材料，核殼界面質量影響能量傳遞

3. 激發波長：980 nm（Yb3?吸收峰）是常用激發波長，808 nm、1540 nm 也可實現功率可調多色發光

4. 溫度：與功率協同作用，進一步拓寬顏色調控范圍

四、Materials Horizons 報道了實現 RGB 三基色全范圍功率可調的上轉換納米晶體系：

• 單波長 980 nm 激發，功率密度從 0.1 W/cm2 增加到 100 W/cm2

• 顏色從綠色（CIE: 0.28, 0.65）→橙色→紅色（CIE: 0.65, 0.34）→紫色→藍色（CIE: 0.15, 0.10）連續轉變

• 色坐標覆蓋 CIE 色度圖中大部分可見區域，實現了真正的全色可調

•     激發功率可調多色發光的上轉換是一種基于光子階數依賴閾值的新型光色調控技術，通過合理設計材料結構（如核殼納米晶）和選擇激活劑組合，可在單一激發波長下實現從紫外到近紅外的多色連續可調。該技術突破了傳統上轉換材料顏色固定的局限，為信息安全、生物醫學和顯示技術等領域提供了全新解決方案，具有廣闊的應用前景。

• 杭州新喬生物科技有限公司可以定制各種多層核殼結構的上轉換納米粒子