磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、磷酸鹽玻璃作為光纖放大器和光纖激光器基質(zhì)玻璃有許多優(yōu)點，如成纖性能好，稀土離子摻雜濃度高，聲子能量高，上轉(zhuǎn)換效率低，非線性折射率低等，受到人們越來越多的重視。但磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性比較差，如在空氣中容易潮解，熱膨脹系數(shù)大，抗熱沖擊能力小等，這些缺點限制了它的一些應(yīng)用。本論文以提高磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性為目的，研究玻璃組分氧化物對磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性和光譜性能的影響?！　〔ＡУ男再|(zhì)取決于玻璃的組成和結(jié)構(gòu)，緒論部分論述了磷酸鹽玻璃的結(jié)

2、構(gòu)，并分析了Al2O3、SiO2、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物在磷酸鹽玻璃中的狀態(tài)和作用。磷酸鹽玻璃被水侵蝕機理和溶解動力學(xué)在此部分也做了詳細分析。緒論第三部分主要論述了玻璃中的稀土離子，稀土離子的光放大機理以及光譜計算的基礎(chǔ)理論J-O理論。　　論文實驗第一部分研究了Al2O3對磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性的影響，并用紅外光譜探討了鋁磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)。(1)隨Al2O3含量的增加(0-10mol％)，磷酸鹽玻璃的密度、折射率、Tg、Tf逐漸

3、提高，分子體積、熱膨脹系數(shù)和溶解速率隨Al2O3含量的增加而減小，化學(xué)穩(wěn)定性逐漸變好。(2)由磷酸鹽玻璃的紅外光譜可知，隨Al2O3含量不斷增加，以四配位或六配位的鋁離子加強了鏈狀磷酸鹽的連接，當(dāng)Al2O3含量超過5.6時P-O-P鍵的反對稱伸縮振動向高頻移動，因此Al2O3的增加也增強了P-O-P鍵的連接。　　實驗第二部分主要研究SiO2對磷酸鹽玻璃熱化學(xué)穩(wěn)定性和玻璃光譜性能的影響。實驗結(jié)果表明磷酸鹽玻璃中攙雜過量的SiO2(＞35

4、mol％)，玻璃分相偏聚嚴(yán)重并急劇降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，SiO2不能明顯的提高摻鉺磷酸鹽玻璃的光譜性能；在磷硅酸鹽玻璃75P2O5-5SiO2-5Al2O3-15Na2O(PS2)中存在一個最佳Er3+含量使玻璃的光譜性能最好。(1)隨SiO2含量的增加Er離子自發(fā)輻射幾率A(4I13/2→4I15/2)和峰值受激發(fā)射截面σepeak(1533nm)逐漸降低，SiO2的存在使有效線寬△λeff變小，但不同SiO2含量的玻璃△λeff相差

5、不大基本處于52-54nm之間。(2)實驗發(fā)現(xiàn)摻鉺75P2O5-5SiO2-5Al2O3-15Na2O(PS2)玻璃存在一個最佳的Er3+濃度使得△λefi×σepeak(λ)取得極大值，同時又不使Er離子濃度產(chǎn)生濃度猝滅效應(yīng)，本實驗測得為3.73-4.31(1020·em-3)。(3)75P2O5-5SiO2-5Al2O3-15Na2O玻璃隨通氣除水時間增長(1～3.0h，通氣量為0.2L/min)，能顯著提高玻璃輻射壽命，但A(4I