稀土掺杂碲酸盐玻璃制备及～2.0μm光谱性能研究

发布时间：2017-07-18 11:14

  本文关键词：稀土掺杂碲酸盐玻璃制备及～2.0μm光谱性能研究

  更多相关文章： 碲酸盐玻璃 除水 Er~(3+)掺杂 微晶玻璃 Tm~(3+)掺杂 Tm~(3+)/Nd~(3+)共掺杂

【摘要】：近年来,随着激光和激光器技术的快速发展,适用于中红外波段激光基质的玻璃材料成为了研究的一大重点和热点。碲酸盐玻璃材料由于其声子能量相对较低,物化性能良好,红外截止波长相对较长,对环境和人体无毒害的特点和在中红外波段优秀的光学性能成为了极具应用潜力的玻璃基质材料。从目前国内外研究进展来看,影响碲酸盐玻璃在中红外波段激光应用的主要因素为基质中OH~-浓度,多声子弛豫速率,稀土离子之间的能量转移等。本文主要在经典碲酸盐玻璃组分的基础上,系统研究了不同除水方法对碲酸盐玻璃各项性能的影响,并通过微晶化以及共掺杂的方法进一步探究和制备光学性能更为理想的激光玻璃基质材料。全文的主要研究内容及研究结果如下:1.为了尽可能的降低碲酸盐玻璃基质中OH~-的含量,实验对比了在三种不同除水方式下制备的两种不同基质的碲酸盐玻璃样品(TWL2,TWL3,TWL4,TZB2,TZB3,TZB4)和未经除水的样品(TWL1,TZB1)。TWL组分使用无水高纯氧鼓泡并通入CCl4进行除水能得到OH~-含量仅为0.68×1019 ions/cm3的低含水量碲酸盐玻璃,并且能观察到较强的中红外荧光强度增强,并且玻璃样品的△T极大,满足光纤拉制要求。对于TZB组分使用无水高纯氧鼓泡并外掺1mol%NH_4HF_2可得到OH~-含量仅为1.25×1019 ions/cm3的低含水量碲酸盐玻璃,TZB玻璃的声子能量较低,在2.7μm波段荧光强度较高,可用于制作块材激光增益介质。2.为了改善碲酸盐玻璃的机械性能和热稳定性,进一步提高碲酸盐玻璃材料在中红外的荧光性能,在DSC测试的基础上进行了340℃以及390℃两种不同温度的热处理,得到了析出Na_2Te_5O_(18)微晶的微晶玻璃,发现了较强的荧光强度增强现象。3.为了增强碲酸盐玻璃在中红外的荧光性能,通过共掺杂Tm~(3+)/Nd~(3+),实现了Tm~(3+)离子在2.1μm波段较强的荧光发射。再对共掺杂的样品进行热处理及微晶化,成功的进一步提高了2.1μm波段的荧光发射强度。
【关键词】：碲酸盐玻璃 除水 Er~(3+)掺杂 微晶玻璃 Tm~(3+)掺杂 Tm~(3+)/Nd~(3+)共掺杂
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 ～3μm波段激光器应用9-10
• 1.3 ～3μm波段激光增益介质研究进展10-12
• 1.4 碲酸盐玻璃研究进展12-15
• 1.5 碲酸盐玻璃在 2-3μm应用及存在问题15-16
• 1.5.1 羟基对玻璃基质的影响15
• 1.5.2 除水工艺15-16
• 1.6 碲酸盐玻璃微晶化16-17
• 1.7 共掺杂碲酸盐玻璃17-19
• 第二章 基础理论19-24
• 2.1 稀土离子发光原理19-20
• 2.2 OH~-对中红外激光玻璃的影响20-21
• 2.3 多声子弛豫过程21-22
• 2.4 稀土离子之间的能量转移22-24
• 第三章 实验方法与理论计算24-28
• 3.1 实验原材料24
• 3.2 玻璃熔制24-25
• 3.3 样品的性能测试25-28
• 3.3.1 密度及稀土离子浓度的测定25-26
• 3.3.2 折射率测量26
• 3.3.3 样品的热稳定性分析26-27
• 3.3.4 样品的光谱性质测试27
• 3.3.5 物相分析27-28
• 第四章 碲酸盐玻璃除水研究28-37
• 4.1 引言28
• 4.2 TWL及TZB玻璃的制备28-29
• 4.3 TWL及TZB玻璃的除水效果分析29-35
• 4.4 总结与讨论35-37
• 第五章 Tm~(3+)掺杂微晶玻璃的制备和发光性能37-44
• 5.1 引言37-38
• 5.2 Tm~(3+)掺杂微晶玻璃母体的制备38
• 5.3 Tm~(3+)掺杂碲酸盐玻璃微晶化38-40
• 5.4 Tm~(3+)掺杂微晶玻璃光谱研究40-43
• 5.5 总结与讨论43-44
• 第六章 Tm~(3+)/Nd~(3+)共掺微晶玻璃的制备和发光性能44-50
• 6.1 引言44-45
• 6.2 Tm~(3+)/Nd~(3+)共掺碲酸盐玻璃的制备和光谱性能45-48
• 6.3 Tm~(3+)/Nd~(3+)共掺碲酸盐玻璃的微晶化和光谱性能48-49
• 6.4 总结与讨论49-50
• 第七章 总结与展望50-52
• 参考文献52-58
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文58-59
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目59-60
• 致谢60

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本文编号：557433