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在当今世界各国的科技实力竞争中，材料科学领域无疑是各个国家投入巨大的领域之一，因为很多产业的创新原动力都来自于材料科学领域的创新，如智能电信行业、国防工业领域、新能源领域等。在材料科学领域中，纳米技术被公认为是最重要的科研领域之一，不仅因为其自身技术的复杂性，更是因为在化学、物理、材料科学和生物医学等学科的交叉中都能见到它的身影。
UCNPs
近几年来，稀土上转换纳米粒（UCNPs）作为一种新型的纳米发光材料逐渐被人们所认识，它相比于其他发光材料（有机染料、量子点等）拥有独特的优势。
自上世纪六十年代上转换发光现象被发现以来，其在红外量子计数器和小型固体激光器中的广泛应用受到科研工作者的极大关注。经过几十年的发展，科研工作者们在镧系掺杂上转换发光纳米材料的合成方面取得了重大进展，小尺寸、高结晶性的上转换发光纳米颗粒材料的合成技术已经相对成熟，这使得其在生物医学领域的应用潜力逐渐被研究者们发掘出来上转换发光材料有较好的的生物相容性，可以和生物分子进行配对，实现组织成像、光热治疗、温度传感、药物输运等功能的集成。
图一 特征分子和生物组织的吸收光谱
但是同时 UCNPs 也存在荧光发射强度低、量子产率低等缺点。关于 UCNPs 的研究工作大多采用 980 nm 的激光激发，由于水在 980 nm 处吸收较强，采用 980 nm 激光激发必然会引起热效应，从而损害正常的生物组织，限制了其在生物医学领域的应用，可以采用生物相容性好的 808 nm 的激光光源激发。
图二 上转换发光颜色与光谱
上转换过程又称为反斯托克斯位移过程，是区别于一般的下转换发光的过程，因为上转换发光发射一个高频率光子需要吸收两个或多个低频率的光子。非线性发光过程的独一无二性使得ｔ转换发光纳米材料在现阶段有着广阔的应用前景，例如在生物荧光成像、传感、红外光热治疗、红外探测、防伪、指纹识别和太阳能电池等领域。上转換过程不同有机染料和量子点中涉及通过虚拟状态同时吸收两个或更多个光子的非线性多光子吸收过程，其效率比非线性多光子吸收过程高几个数量级，从而可以通过较低成本的半导体激光器来产生上转换过程，而不需要用于非线性多光子激发的超短脉冲激光器，这极大地拓宽了上转换发光纳米材料的应用前景。
Lumen Photonics公司提供半导体激光器系统，波长405/520/638/8XX/9XX/1064nm等可定制，功率10W以内可选。用户可以方便的设定激光器的输出功率等。同时为了方便使用，激光器采用光纤耦合输出，考虑到不同用户的使用要求差异，可根据用户的实际应用设计相应的准直或者聚焦镜头。
部分技术参数
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额定输出功率 |
10W内可定制 |
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波 长 |
405/520/638/8XX/9XX/1064nm等可定制 |
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指示光 |
无 |
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对接光纤芯径 |
200um |
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对接光纤芯径 |
200um |
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对接光纤数值孔径 |
0.22 |
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工作模式 |
连续 |
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控制模式 |
本地 |
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功率稳定性 |
±2% |
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工作温度 |
25±5℃ |
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贮存温度 |
-10℃～60℃ |
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冷却方式 |
风冷 |
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额定电源输入 |
AC 110/220V，3A，50/60Hz |
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整机尺寸 |
250（深）*200（宽）*100（高）（单位 mm） |
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整机重量 |
4Kg |
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寿命 |
5000小时 |
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激光类别 |
IV 类 |