掺稀土硅锗酸盐玻璃的中红外光谱特性研究

发布时间：2023-06-18 04:55

　　在过去的几十年,中红外2³μm波段激光因在遥感通信、环境监测、生物医学和军事领域有着广泛的应用成为了研究的热点。增益介质是激光技术发展的核心,其中玻璃光纤以其优异的性能一直受到学术领域和工业领域的广泛研究。玻璃光纤主要由稀土离子以及玻璃基质构成。目前用于2³μm波段发光的稀土离子主要有Tm³⁺(1.8μm)、Ho³⁺(2.0μm,2.9μm)、Er³⁺(2.7μm)和Dy³⁺(2.9μm)离子等。玻璃基质的选取与稀土离子具有同样的重要性。一种合适的2³μm光纤激光的玻璃基质有三个基本要求:高的玻璃稳定性、增益能力和机械强度。硅锗酸盐玻璃结合了硅酸盐和锗酸盐玻璃两者的优点(高折射率、较好的热稳性、较低的声子能量和较高的稀土离子溶解度),是一种潜在的中红外2³μm发光波段的玻璃基质。本文的研究目的是探索一种理想的硅锗酸盐玻璃,为今后2³μm激光的应用提供一种合适的激光材料。第一章简要的论述了激光...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 中红外激光的产生
        1.2.1 稀土离子
        1.2.2 2μm发光稀土离子及其跃迁机理
        1.2.3 3μm发光稀土离子及其跃迁机理
    1.3 中红外2³μm激光玻璃材料研究进展
        1.3.1 石英和硅酸盐玻璃的研究进展
        1.3.2 氟化物玻璃的研究进展
        1.3.3 重金属氧化物玻璃的研究进展
    1.4 本论文的研究目的和内容
2 实验方法与理论计算
    2.1 样品制备
    2.2 性能测试
        2.2.1 热学测试
        2.2.2 折射率测试
        2.2.3 密度测试与稀土离子掺杂浓度计算
        2.2.4 结构测试
        2.2.5 光谱测试
    2.3 光谱理论计算与分析
        2.3.1 Judd-Ofelt(J-O)理论
        2.3.2 McCumber理论
        2.3.3 Fuchbauer-Ladenbury理论
        2.3.4 稀土离子间的能量传递计算
3 硅锗酸盐玻璃物化性能及2μm发光特性的研究
    3.1 硅锗酸盐玻璃的物化性能
        3.1.1 样品的制备
        3.1.2 玻璃样品的密度及折射率
        3.1.3 玻璃的热学性质
        3.1.4 Raman光谱
        3.1.5 XPS光谱
    3.2 Tm³⁺掺杂硅锗酸盐2μm发光特性的研究
        3.2.1 Tm³⁺掺杂SCN、SGGB和BGG玻璃的吸收光谱和Judd-Ofelt分析
        3.2.2 Tm³⁺掺杂SCN、SGGB和BGG玻璃的荧光光谱及能量转移机理
        3.2.3 Tm³⁺掺杂SCN、SGGB和BGG玻璃的荧光参数分析
        3.2.4 不同Tm³⁺浓度掺杂SGGB玻璃的荧光光谱
    3.3 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗酸盐玻璃2μm发光特性的研究
        3.3.1 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗酸盐玻璃的吸收光谱和Judd-Ofelt分析
        3.3.2 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗玻璃的荧光光谱
        3.3.3 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗玻璃的荧光参数分析
        3.3.4 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗玻璃的荧光衰减寿命
        3.3.5 Ho³⁺/Yb³⁺/Ce³⁺三掺硅锗玻璃的能量转移机理和能量转移系数
    3.4 本章小结
4 硅锗酸盐玻璃3μm发光特性的研究
    4.1 Ho³⁺/Yb³⁺共掺杂硅锗酸盐玻璃3μm发光特性的研究
        4.1.1 Ho³⁺/Yb³⁺共掺硅锗酸盐玻璃的吸收光谱
        4.1.2 Ho³⁺/Yb³⁺共掺硅锗酸盐玻璃的荧光光谱及其衰减寿命
        4.1.3 Ho³⁺/Yb³⁺共掺硅锗玻璃的荧光参数分析
    4.2 Sm³⁺离子对Ho³⁺/Yb³⁺共掺杂硅锗酸盐玻璃3μm发光特性的影响
        4.2.1 Ho³⁺/Yb³⁺/Sm³⁺三掺硅锗酸盐玻璃的吸收光谱
        4.2.2 Ho³⁺/Yb³⁺/Sm³⁺三掺硅锗玻璃的荧光光谱
        4.2.3 Ho³⁺/Yb³⁺/Sm³⁺三掺硅锗玻璃的荧光参数分析
        4.2.4 Ho³⁺/Yb³⁺/Sm³⁺三掺硅锗玻璃的能量转移机理
        4.2.5 Ho³⁺/Yb³⁺/Sm³⁺三掺硅锗玻璃的荧光衰减寿命
    4.3 本章小结
5 总结
    5.1 结论
    5.2 论文不足之处及展望
参考文献
作者简历



本文编号：3834824