玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究
本文选题:铋离子 切入点:玻璃 出处:《昆明理工大学》2016年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在光纤通信系统中,要实现超大容量信息传输有两种办法:1.提高数据传输速度;2.扩大传输光谱范围。现代商用光纤系统传输速率已经超出10 Tbit/s,而实验室光纤系统已经能达到约100 Tbit/S,未来二十年内,对传输速率的需求将会达到拍它比特(1015 bit/s),因此,扩大光谱传输范围成为光纤通信系统亟待解决的问题。石英光纤的低损耗区域可以覆盖从1000-1800 nm的超宽带近红外波段,传输损耗低于04 dB/km的低损耗区域为1300-1700 nm范围。然而,稀土掺杂的光纤放大器由于受到稀土离子f-f电子跃迁的限制,增益带宽很难覆盖整个光通信窗口。铋离子的超宽带近红外荧光几乎可以覆盖整个1000-1800 nm区域的光纤低损耗波段,这使得“一根光纤,一个泵浦源完成整个光通信系统的信号放大”成为可能。因此,深入研究铋离子掺杂玻璃的超宽带近红外发光对促进铋离子掺杂超宽带通信系统的实际应用有积极意义。然而,直到现在,铋离子的近红外发光起源仍然没有定论,这使得铋离子掺杂光纤激光器和光纤放大器的研究开发中存在许多问题,如铋离子掺杂光纤激光器和光纤放大器的效率均低于稀土掺杂器件等,抑制了铋离子掺杂光学器件的发展。这就需要更多的基础研究来确定铋离子的近红外荧光中心,以提高铋掺杂光纤激光器和光纤放大器的效率,最终达到实际应用的目的。本文研究玻璃局域环境对铋离子近红外发光的影响,分析局域环境对铋离子近红外发光的作用机理,为铋离子掺杂器件的实际应用提供的理论依据和实验累积。具体研究内容和主要结果如下:1.研究了玻璃基质光学碱度对铋离子超宽带近红外发光的作用机理。采用高温熔融法制备不同光学碱度的锗酸盐玻璃,研究铋离子在不同光学碱度锗酸盐玻璃中的光学性质,发现随着锗酸盐玻璃基质光学碱度的减小,铋离子可见发光减弱,近红外发光增强;而随着玻璃基质光学碱度的增加,铋离子可见发光增强,近红外发光减弱。2.研究了玻璃网络结构对铋离子超宽带近红外发光的作用机理。采用高温熔融法制备了不同网络结构的铋掺杂锗酸盐玻璃和硅酸盐玻璃,发现锗酸盐玻璃中铋离子的超宽带近红外发光并不严格遵循光学碱度规律,这种异常的近红外发光现象起源于异常的玻璃网络结构。通过光谱特性、元素分析与网络结构分析,首次提出“锗酸盐玻璃中异常的近红外发光现象是由玻璃基质光学碱度和异常的玻璃网络结构共同作用的结果”的观点。3.首次研究了Ag-Na、Cu-Na离子交换及随后的二次热处理对铋离子近红外发光的作用机理。将铋离子掺杂玻璃浸入AgNO3/NaNO3混合熔融液中获得Ag-Na离子交换样品,发现随着银离子交换浓度的增加,铋离子近红外荧光增强;退火后,铋离子近红外荧光进一步增强。将铋离子掺杂玻璃浸入CuSO4/Na2SO4熔融液中获得Cu-Na离子交换样品,发现随着铜离子交换浓度的增加,铋离子近红外荧光增强;退火后,铋离子近红外荧光减弱。两种离子交换方式均能在一定程度上增强铋离子的近红外荧光;退火后,两种离子由于作用机理的不同将导致铋离子近红外荧光增强或者减弱。4.研究了稀土离子共掺对铋离子近红外发光的作用机理。通过高温熔融法研究稀土离子共掺对铋离子近红外发光的影响,发现稀土离子共掺可以在一定程度上调整铋离子近红外发光强度、峰形、带宽等光谱性质,获得较好的平坦增益近红外荧光。
[Abstract]:In optical fiber communication systems, to achieve a large capacity of information transmission in two ways: 1. to improve data transmission speed; 2. to expand the transmission spectrum. The transmission rate of modern commercial optical fiber system has more than 10 Tbit/s, and the laboratory of optical fiber system can reach about 100 Tbit/S, the next twenty years, demand for the transmission rate will be taken it bit (1015 bit/s), therefore, to expand the range of transmission spectra become an urgent problem in optical fiber communication system. The low loss region of quartz fiber can be covered from 1000-1800 nm super broadband near infrared band, the transmission loss is lower than the low loss region of 04 dB/km to 1300-1700 nm range. However, rare earth doped fiber amplifier by rare earth ion f-f electron transition constraints, the gain bandwidth is difficult to cover the whole optical communication window. Super broadband near infrared fluorescence of bismuth ions can cover almost the entire 1000-1 Low loss optical fiber band 800 nm region, which makes "a fiber, a pumping source of the optical communication system to complete the signal amplification possible. Therefore, infrared ultra broadband near in-depth study of bismuth doped luminescent glass has positive significance to promote the actual application of bismuth doped ultra wideband communication system. However, until now, the near infrared luminescence of bismuth ions origin remains inconclusive, which makes many problems of the research and development of bismuth doped fiber laser and optical fiber amplifier, such as bismuth doped fiber laser and optical fiber amplifier efficiency was lower than that of rare earth doped devices, inhibits the development of bismuth doped optical devices. This requires more basic research is to determine the near infrared fluorescent center bismuth ion, in order to improve the efficiency of bismuth doped fiber laser and optical fiber amplifier, and ultimately achieve the purpose of practical use This paper studies the effects of glass. The local environment of near infrared light of bismuth ion, analysis of the mechanism of local environment of near infrared light of bismuth ion accumulation, theoretical basis and experimental provide for the practical application of bismuth doped devices. The specific research contents and main results are as follows: 1. research on optical basicity of glass matrix bismuth ion super broadband near infrared luminescence mechanism. Germanate glass prepared different optical basicity by high-temperature melting method, the research of bismuth ion optical properties in different optical basicity of germanate glass, found that with the decrease of germanate glass substrate optical basicity, bismuth ion visible emission is reduced with near infrared luminescence enhancement; the increase of the glass matrix optical basicity, bismuth ion visible luminescence enhancement, near infrared luminescence decreased.2. studied the glass network structure of bismuth ion super broadband near infrared luminescence mechanism . different network structure of bismuth doped germanate glass and borosilicate glass was prepared by high temperature melting method, luminescent ultra broadband near infrared bismuth germanate glass does not strictly follow the rules of the abnormal optical basicity, near infrared luminescence originated in the glass network structure. The abnormal spectral characteristics, analysis of elements with the analysis of the network structure, first proposed the "near infrared luminescence phenomenon of abnormal germanate glass is a glass substrate by the interaction of optical basicity and abnormal results of glass network structure" point of view was first studied by.3. Ag-Na, Cu-Na ion exchange and two subsequent heat treatment of bismuth ions near infrared luminescence mechanism. The bismuth doped glass in AgNO3/NaNO3 mixed molten liquid ion exchange to obtain Ag-Na samples, it is found that with the increase of silver ion concentration of bismuth ion exchange, near infrared fluorescence enhancement Strong; after annealing, bismuth ions near infrared fluorescence was further enhanced. The bismuth doped glass melt was immersed in CuSO4/Na2SO4 ion exchange of Cu-Na samples, it is found that with the increase of the concentration of copper ion exchange, bismuth ions in the near infrared fluorescence enhancement; after annealing, the bismuth ions in the near infrared fluorescence weakened. Two kinds of ion exchange method can enhance near infrared fluorescent bismuth ions to a certain extent; after annealing, two kinds of ions because of the effects of different mechanisms will lead bismuth ions in the near infrared fluorescence enhancement or weakening of the.4. of rare earth ions Co doped bismuth ion of near infrared luminescence mechanism. By high temperature melting method of rare earth ions Co doped bismuth ion influence on near infrared light, found that rare earth ions Co doped bismuth ions can be adjusted to some extent in the near infrared luminescence intensity, peak bandwidth, spectral properties, gain flattening good near-infrared fluorescence Light.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ171.1
【相似文献】
相关期刊论文 前3条
1 姚俊峰;朱轶;汪一鸣;;DS-BPSK超宽带通信系统信道容量研究[J];苏州大学学报(工科版);2007年01期
2 王艳芬;范助文;于洪珍;孙彦景;;矿井超宽带多径信道的频域AR建模[J];中国矿业大学学报;2011年03期
3 ;[J];;年期
相关会议论文 前10条
1 毕重峰;钟宇靖;程磊;;信息化战场上军用超宽带通信技术运用浅析[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
2 李熹;王治国;费元春;郭德淳;张冰;;基于可编程延时芯片的超宽带时间间隔调制系统的设计[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
3 宁静;柳平;;超宽带几种传输技术的比较[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
4 刘重明;谢智刚;;超宽带通信系统研究:前景与挑战[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
5 杨文川;程杰;董超;;一个基于脉冲的超宽带通信系统的计算机仿真[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
6 肖尚辉;江毅;;超宽带通信信号的波形选取与设计[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
7 王宝宝;;超宽带无线电链路性能分析[A];第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2012年
8 刘新安;;舰艇编队超宽带通信发展研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(上)[C];2009年
9 王江;毕光国;张在琛;;超宽带通信系统同步前导符设计及其频谱性能分析[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
10 刘仲伟;;一种定点传输的超宽带信号预处理方法[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年
相关博士学位论文 前9条
1 何禧佳;玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究[D];昆明理工大学;2016年
2 李霞;码域发送参考超宽带通信传输与抗干扰技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 涂春江;超宽带通信收发机研究[D];清华大学;2005年
4 刘继斌;时域超宽带紧缩场测量关键技术研究与系统集成[D];国防科学技术大学;2007年
5 成先涛;模拟空时码在超宽带通信中的应用研究[D];电子科技大学;2006年
6 阮青山;基于压缩感知的超宽带通信技术研究[D];吉林大学;2013年
7 邓双成;超宽带通信系统下信道编码研究[D];西安电子科技大学;2013年
8 焦胜才;超宽带通信系统关键技术研究[D];北京邮电大学;2006年
9 赵冰;认知超宽带通信系统关键技术[D];哈尔滨工程大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 王蜀南;压缩传感在超宽带通信中的应用研究[D];吉林大学;2010年
2 廖洪运;混沌及其在超宽带通信中的应用研究[D];湖南大学;2010年
3 朱晓明;超宽带通信系统中信道估计方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
4 熊俊;超宽带通信关键技术研究[D];西北工业大学;2007年
5 陈奕军;超宽带通信系统中的关键安全技术研究[D];北京邮电大学;2008年
6 纪瑞丽;超宽带频谱分析与感知技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
7 王鹏;冲激无线电超宽带通信系统的仿真研究[D];南京信息工程大学;2008年
8 刘海薇;压缩感知在超宽带通信系统中的应用研究[D];电子科技大学;2012年
9 高广亚;超宽带通信定位技术研究[D];河南工业大学;2013年
10 景振海;超宽带理论及其性能仿真分析[D];西安电子科技大学;2006年
,本文编号:1586276
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/1586276.html