摻稀土硅酸鹽玻璃發(fā)光特性研究.pdf

1、硅酸鹽玻璃尤其是石英玻璃具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、光透過性以及比較高的熱損傷閾值；成為發(fā)光玻璃和有源光纖的最佳基質(zhì)材料，工作波段從可見光一直到2μm近紅外光。但許多稀土離子在石英玻璃只含有幾百個(gè)ppm就開始產(chǎn)生明顯的濃度猝滅，因此，摻活性離子的濃度難以提高。本論文以硅酸鹽玻璃為基質(zhì)研究稀土離子的團(tuán)簇行為、增強(qiáng)發(fā)光的方法；并以多孔玻璃為中間體制備了石英基發(fā)光玻璃和有源摻雜雙包層光纖。
　　本論文在開篇首先對(duì)稀土發(fā)光特點(diǎn)以及稀土

2、發(fā)光玻璃進(jìn)行了概述；隨后比較詳細(xì)的介紹了納米多孔玻璃的性質(zhì)、制備及研究進(jìn)展；并對(duì)有源光纖、雙包層有源光纖及多孔玻璃制備光纖預(yù)制棒進(jìn)行了概述。在第二章對(duì)發(fā)光玻璃研究中相關(guān)的理論進(jìn)行了描述。
　　本文主體部分包括三部分：前期的稀土離子團(tuán)簇研究與調(diào)控；中期的發(fā)光納米多孔玻璃研究和制備；后期的多孔玻璃制備有源雙包層光纖及激光性能研究與測(cè)試。在稀土離子團(tuán)簇調(diào)控中，以硅酸鹽玻璃為基質(zhì)，通過共摻惰性發(fā)光離子如Ca2+、Al3+、Y3+、La3+

3、、Gd3+實(shí)現(xiàn)對(duì)團(tuán)簇的抑制；并通過能量傳遞獲得了三基色、白光、寬帶和近紅外發(fā)光玻璃。
　　多組分玻璃中由于非橋氧相對(duì)比較豐富，并能夠共摻多種調(diào)控離子，從而可以比較簡(jiǎn)單的提高稀土摻雜濃度而不發(fā)生團(tuán)簇；然而在石英玻璃中稀土離子很難打破比較完整的硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)，不能夠獲得足夠的配位氧離子而發(fā)生團(tuán)簇。既要有比較高的摻雜濃度，又要保證石英玻璃的純度，就必須要新的思路。研究發(fā)現(xiàn)，納米多孔玻璃能夠達(dá)到這一要求；該材料具有非常大的比表面積，豐富的

4、孔道結(jié)構(gòu)打破了硅氧網(wǎng)絡(luò)，提供了足夠的非橋氧，再則納米級(jí)的孔道在物理層面也起到了對(duì)稀土離子的分隔作用。因此，制備了孔徑小于10nm，比表面積達(dá)到200m2/g的多孔玻璃。利用該材料并結(jié)合共摻作用，制備出了三基色、白光及近紅外發(fā)光石英基玻璃。
　　在現(xiàn)有有源光纖制備技術(shù)中，制備高摻雜濃度、高吸收特性、大芯包比的光纖還具有一定的困難。主要原因有三方面，一是纖芯沉積摻雜不均勻，對(duì)稀土離子溶解能力比較??；二是背景損耗比較大；三是纖芯尺寸比較