上转换发光所发射的光子能量比所吸收光子的能量高，这个过程称为上转换发光。稀土离子上转换发光是基于稀土元素 4f 电子间的跃迁。每种稀土离子都有其确定的能级位置，不同的稀土离子的上转换过程不同，一般来说稀土离子的发光过程可以分为三步：①基质晶格吸收激发能；②基质晶格将吸收的激发能传递给激发离子，使其激发；③被激发的稀土离子发出荧光而返回基质。上转换过程主要有激发态吸收、能量传递、直接双光子吸收和光子雪崩四种形式
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