具有寬帶紅外發(fā)射的摻鉺硼硅玻璃的研究.pdf

1、本論文的工作主要包括兩大方面的內(nèi)容：一是研究Er3-離子1.5μm紅外發(fā)射的光譜成分分析方法和加寬機(jī)制；二是尋找具有寬帶發(fā)射，且具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的新型摻鉺玻璃材料。制備了以Bi2O3為基質(zhì)的摻鉺玻璃樣品，研究了Er3-離子在11K-300K溫度范圍內(nèi)的1.5μm發(fā)射光譜，將4I13/2多重態(tài)中的高能態(tài)和最低能態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)射的光譜成分從測量的發(fā)射光譜中分離開來，討論了光譜成分對1.5μm發(fā)射帶寬的影響。在國際上首次提出等效

2、四能級模型，并用此模型可很好解釋Er3-離子4I13/2→4I15/2輻射躍遷的線形及其變溫特性，具有普遍意義。制備了一系列的釓硼硅酸鹽玻璃和镥硼硅酸鹽玻璃，分別確定了這兩類玻璃系統(tǒng)的玻璃形成范圍，討論了玻璃的熱穩(wěn)定性及寬帶發(fā)射特性。差熱分析的數(shù)據(jù)表明這兩類玻璃都具有極佳的熱穩(wěn)定性。并且，釓硼硅酸鹽玻璃和镥硼硅酸鹽玻璃體系的1.5μm紅外發(fā)射光譜的最大半高全寬分別達(dá)到70nm和76nm左右。根據(jù)J-O理論對釓硼硅酸鹽玻璃中Er3-的J-

3、O參數(shù)進(jìn)行了擬合，得到Er3-的輻射躍遷幾率、輻射壽命和分支比等數(shù)據(jù)。利用McCumber理論計(jì)算了Er3-的1.5μm受激發(fā)射截面。用FWHM×σe的值對玻璃的寬帶放大特性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，該玻璃體系具有較大的受激發(fā)射截面，并且其寬帶放大特性優(yōu)于目前已有報(bào)道的硅酸鹽、鍺酸鹽和磷酸鹽玻璃。進(jìn)一步研究了兩種玻璃系統(tǒng)組分對Er3-離子1.5μm受激發(fā)射截面以及J-O參數(shù)的影響。將已制備的釓硼硅酸鹽玻璃在開始析晶溫度附近進(jìn)行退火處理得到了