Dy 3+ 掺杂Ga-Sb-La-S新型硫系玻璃和光纤制备及中红外发光特性
发布时间：2021-07-22 06:56
制备了一系列新型Ga2S3-Sb2S3-La2S3硫系玻璃,研究了玻璃的热学和光学性能;向优化的玻璃中掺杂Dy3+,研究了玻璃的中红外发光性能;基于优化的玻璃组成,拉制了纤芯/包层结构光纤,评估了其作为中红外激光增益介质的潜力。实验结果表明,Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃具有宽的红外透过范围（约0.7～13.6μm）和高的线性折射率（约2.655～2.707）,组成为20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3的玻璃具有最佳的抗析晶热稳定性。Dy3+掺杂的玻璃在2.95μm和4.40μm具有较高的发光量子效率和较大的受激发射截面。拉制的20Ga<...
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光谱(样品厚度为2 mm)
图1 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光谱(样品厚度为2 mm)表2 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的密度(d)、短波吸收边(λS)、长波截止边(λL)和5 μm处的折射率(n5μm)Table 2 Density (d), urbach edge (λS), infrared edge (λL), linear refractive index at 5 μm (n5μm),of 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3 glasses x d±0.005/(g/cm3) λS±1/nm λL±0.01/μm n5μm±0.001 0 4.081 775 13.68 2.707 1 4.087 760 13.65 2.691 3 4.094 735 13.64 2.677 5 4.103 726 13.61 2.664 7 4.112 697 13.58 2.655
式中,Ri=pi/K(K是常数)是组成元素的摩尔折射度;χi是组成元素的摩尔百分比;M是玻璃的摩尔质量。当La2S3替代部分Sb2S3时,玻璃的电极化率降低,而M/d几乎无变化,因此玻璃的折射率随之降低。为研究Dy3+掺杂Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃在3～5 μm的中红外发光,选择抗析晶热稳定性最佳的20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3作为基质玻璃,掺杂不同质量浓度(wt%)Dy3+,制备了一系列玻璃样品。图3(a)显示了不同Dy3+掺杂浓度玻璃的吸收光谱,图中给出了每个吸收峰对应的从Dy3+基态6H15/2到激发态的跃迁。从图中可观察到玻璃在1.3 μm波长附近具有较强的吸收,表明在该波长附近能够对玻璃中的Dy3+进行高效激发。在1.32 μm连续激光激发下,测试了其2.6～5.4 μm的中红外发射谱,如图3(b)所示。从图中可观察到2个较强的发射峰分别位于2.95 μm和4.40 μm附近,这两个发射峰分别归属于6H13/2→6H15/2和6H11/2→6H13/2 跃迁,如图3(b)中的插图所示。当Dy3+掺杂含量达到0.80wt%时,样品的发光最强;当Dy3+掺杂含量小于0.80wt%时,样品的发光随着Dy3+掺杂浓度的增加而增强,其主要原因是Dy3+数量增加,使得其发光增强;当Dy3+掺杂含量大于0.80wt%时,样品的发光随着Dy3+掺杂浓度的增加而减弱,这是因为Dy3+掺杂浓度过高发生了浓度猝灭[20]。此外,还观察到2.95 μm发射峰位置随着Dy3+掺杂浓度的增加向长波方向移动,其主要原因是样品的6H15/2→6H13/2(2.85 μm)吸收谱与6H13/2→6H15/2(2.95 μm)发射谱重叠,产生自吸收现象,当掺杂浓度增加时,其自吸收现象会加重,导致发射峰位置红移[20]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫系玻璃光纤的研究进展[J]. 周鹏,刘永华,赵华,曹亚帅. 硅酸盐通报. 2017(S1)
[2]稀土掺杂硫系光纤中红外发光的研究进展[J]. 刘自军,卞俊轶,黄炎,徐铁峰,王训四,戴世勋. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[3]光纤抽运2.0～5.5μm光谱平坦型中红外超连续谱光源[J]. 殷科,张斌,蔡振,刘广琛,侯静. 中国激光. 2016(12)
本文编号：3296676
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光谱(样品厚度为2 mm)
图1 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光谱(样品厚度为2 mm)表2 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的密度(d)、短波吸收边(λS)、长波截止边(λL)和5 μm处的折射率(n5μm)Table 2 Density (d), urbach edge (λS), infrared edge (λL), linear refractive index at 5 μm (n5μm),of 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3 glasses x d±0.005/(g/cm3) λS±1/nm λL±0.01/μm n5μm±0.001 0 4.081 775 13.68 2.707 1 4.087 760 13.65 2.691 3 4.094 735 13.64 2.677 5 4.103 726 13.61 2.664 7 4.112 697 13.58 2.655
式中,Ri=pi/K(K是常数)是组成元素的摩尔折射度;χi是组成元素的摩尔百分比;M是玻璃的摩尔质量。当La2S3替代部分Sb2S3时,玻璃的电极化率降低,而M/d几乎无变化,因此玻璃的折射率随之降低。为研究Dy3+掺杂Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃在3～5 μm的中红外发光,选择抗析晶热稳定性最佳的20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3作为基质玻璃,掺杂不同质量浓度(wt%)Dy3+,制备了一系列玻璃样品。图3(a)显示了不同Dy3+掺杂浓度玻璃的吸收光谱,图中给出了每个吸收峰对应的从Dy3+基态6H15/2到激发态的跃迁。从图中可观察到玻璃在1.3 μm波长附近具有较强的吸收,表明在该波长附近能够对玻璃中的Dy3+进行高效激发。在1.32 μm连续激光激发下,测试了其2.6～5.4 μm的中红外发射谱,如图3(b)所示。从图中可观察到2个较强的发射峰分别位于2.95 μm和4.40 μm附近,这两个发射峰分别归属于6H13/2→6H15/2和6H11/2→6H13/2 跃迁,如图3(b)中的插图所示。当Dy3+掺杂含量达到0.80wt%时,样品的发光最强;当Dy3+掺杂含量小于0.80wt%时,样品的发光随着Dy3+掺杂浓度的增加而增强,其主要原因是Dy3+数量增加,使得其发光增强;当Dy3+掺杂含量大于0.80wt%时,样品的发光随着Dy3+掺杂浓度的增加而减弱,这是因为Dy3+掺杂浓度过高发生了浓度猝灭[20]。此外,还观察到2.95 μm发射峰位置随着Dy3+掺杂浓度的增加向长波方向移动,其主要原因是样品的6H15/2→6H13/2(2.85 μm)吸收谱与6H13/2→6H15/2(2.95 μm)发射谱重叠,产生自吸收现象,当掺杂浓度增加时,其自吸收现象会加重,导致发射峰位置红移[20]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫系玻璃光纤的研究进展[J]. 周鹏,刘永华,赵华,曹亚帅. 硅酸盐通报. 2017(S1)
[2]稀土掺杂硫系光纤中红外发光的研究进展[J]. 刘自军,卞俊轶,黄炎,徐铁峰,王训四,戴世勋. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[3]光纤抽运2.0～5.5μm光谱平坦型中红外超连续谱光源[J]. 殷科,张斌,蔡振,刘广琛,侯静. 中国激光. 2016(12)
本文编号：3296676
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3296676.html
