鎳摻雜透明微晶玻璃的寬帶發(fā)光和光放大.pdf

1、近年來(lái)Ni<'2+>摻雜透明微晶玻璃由于在近紅外通訊波段具有超寬帶發(fā)光和較長(zhǎng)的熒光壽命等優(yōu)異的光學(xué)性能而得到廣泛關(guān)注,有望成為新型超寬帶光纖放大器用材料. 本文首先概述了透明Ni<'2+>摻雜微晶玻璃的研究進(jìn)展,展望了其應(yīng)用前景和今后的研究方向.制備了Ni<'2+>摻雜MgO-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系鎂長(zhǎng)石微晶玻璃,MgAl<,2>O<,4>微晶玻璃和Li<,2>O一Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系LiA

2、lSiO<,4>微晶玻璃,系統(tǒng)研究了Ni<,2+>摻雜微晶玻璃的熱處理?xiàng)l件,微觀結(jié)構(gòu)與光譜性能之間的關(guān)系,以提高近紅外寬帶發(fā)光效率,實(shí)現(xiàn)超寬帶光放大. 研究了Ni<'2+>摻雜玻璃的熱穩(wěn)定性.△T(T<,x>-T<,g>)通常用來(lái)表征玻璃的熱穩(wěn)定性,△T值越大玻璃的熱穩(wěn)定性就越好.MgO-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系玻璃的熱穩(wěn)定性較好,△T在100℃以上.而Li<,2>O-Al<,2>O-SiO<,2>系熱

3、穩(wěn)定性較差,容易析晶. 根據(jù)XRD數(shù)據(jù)和謝樂(lè)公式,計(jì)算了微晶的平均晶粒尺寸.結(jié)果表明:玻璃體中析出的微晶的晶粒尺寸均遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng),因此由微晶而引起的光散射很小,微晶玻璃具有良好的透明性.晶粒尺寸隨熱處理溫度的升高而逐漸增大. 玻璃晶化后,吸收光譜向短波長(zhǎng)發(fā)生漂移;激活離子Ni<'2+>的局域環(huán)境發(fā)生了變化,Ni<'2+>從玻璃相中進(jìn)入微晶相,晶體場(chǎng)強(qiáng)度得到增強(qiáng).吸收光譜表明Ni<'2+>在玻璃中源于五配位Ni<'2

4、+>的吸收,而晶化后Ni<'2+>占據(jù)微晶晶格中的八面體格位. Ni<'2+>摻雜玻璃沒(méi)有觀察到近紅外的寬帶發(fā)光,而熱處理以后,在980nm波長(zhǎng)激光激發(fā)下可以看到覆蓋1000～1600nm波長(zhǎng)范圍的熒光.該發(fā)光源于八面體格位Ni<'2+>的<'3>T<,2>(F)→<'3>A<,2>(F)的躍遷.進(jìn)一步證明了Ni<'2+>進(jìn)入了微晶的晶格當(dāng)中. 首次觀察到了Ni<'2+>摻雜MgAl<,2>O<,4>微晶玻璃的光放大現(xiàn)象

5、.研究了種子光波長(zhǎng)和泵浦功率對(duì)光增益的影響.結(jié)果表明:熒光越強(qiáng)的波段光增益也越大,在1288～1350nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)增益隨種子光波長(zhǎng)的增加逐漸減小.固定種子光的波長(zhǎng),改變泵浦光的功率,光增益隨泵浦功率呈線性增大. 系統(tǒng)研究了熱處理溫度、熱處理時(shí)間和鎳摻雜濃度對(duì)Li<,2>O-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系LiAlSiO<,4>微晶玻璃光譜性能的影響.(1)隨熱處理溫度的升高,熒光強(qiáng)度減弱,熒光峰位藍(lán)移.(2)隨熱處理時(shí)