稀土摻雜VBG納米微晶玻璃制備及光學性能研究.pdf

1、隨著光通信技術和激光技術的飛速發(fā)展，作為光譜和空間角度濾波器件的衍射光學元件的需求量不斷增加，其中體布拉格光柵(Volume Bragg Grating，VBG)被認為是一種理想的光譜和角度濾波器，具有很高的可調性，包括入射角、衍射角、中心波長以及光譜寬度等參數，都可以根據不同的光柵厚度、折射率調制度和光柵矢量方向進行選取。在塊狀光敏材料中能夠通過折射率調制來制備體衍射光柵，但光敏聚合物、光熱塑料、鹵化物銀感光乳液、感光性樹脂、光折變晶

2、體以及摻鍺的硅酸鹽玻璃等材料在熱處理過程中會收縮，對于濕度也很敏感，不能承受高功率激光的輻射，針對以上問題本文制備了具有良好光學性能的VBG納米微晶玻璃，并使用飛秒激光脈沖在玻璃內部誘導了VBG。
　　本文首先介紹了光敏微晶玻璃和VBG的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，闡述了光敏微晶玻璃的理論基礎。通過對光敏微晶玻璃基質成分的分析，選擇了Na2O-ZnO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)作為本研究的基質玻璃系統(tǒng)；以基礎玻璃配方為模板設計了多組配

3、方，采用高溫熔融法制備了光敏玻璃樣品。
　　在Na2O-ZnO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)光敏微晶玻璃配方中添加了氧化鋇，有利于制作有較高折射率調制度的VBG。通過對多組配方的優(yōu)化確定了最佳實驗配方，使用該配方制備了一系列玻璃樣品，并測得了熱重-差熱(TG-DSC)曲線，從而確定了其核化溫度和晶化溫度的溫度區(qū)間。通過X射線衍射(XRD)圖譜和吸收譜線的對比分析，進一步研究了曝光時間和熱處理制度對光敏玻璃光敏性能的影響。直接對未曝光的

4、玻璃樣品進行熱處理，分析了光敏微晶玻璃的均勻成核性能。
　　本文討論了光敏微晶玻璃中主要組分對其光敏性能的影響，在光敏微晶玻璃的基礎玻璃組分中去除某種離子，而其他組分基本不變的情況下，分析了在缺少該離子時光敏微晶玻璃的光敏性能。
　　本文還進一步建立了VBG模型，推導了光柵中光波的表達式方程以及光波在光柵中的耦合波方程；分析了飛秒激光脈沖與透明材料的相互作用，包括飛秒激光的主要特征、飛秒激光在透明材料中的線性傳輸、非線性傳輸