多组分过渡金属氧化物玻璃的结构与光学性能研究
发布时间：2023-03-25 05:23
大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的迅猛发展对通信网络的数据传输容量提出了更高的要求。超宽带通信网络成为信息时代的基础设施,以及国家经济社会发展的重要基础,据此我国提出了“宽带中国战略”。在超宽带通信网络中,光作为信息传输的主要载体,其信息传输容量取决于光纤放大器的增益带宽。目前商用的Er3+离子掺杂光纤放大器,受稀土离子窄带发光特性的影响仅能提供35 nm的增益带宽,成为制约超宽带数据传输的瓶颈。基于具有本征宽带发光离子掺杂的光纤放大器以及基于非线性效应的光纤拉曼放大器被认为是最有潜力实现超宽带光放大的器件。目前受限于可选择的增益介质种类少和增益性能差,阻碍了其进一步应用。本论文针对光纤放大器增益介质存在的问题,从材料学角度入手,以结构研究-性能调控-光纤制备为主要研究路线开展了以下工作。基于多组分过渡金属氧化物玻璃体系,利用该玻璃非均匀结构调控析出的微晶相,以及引入高极化率拉曼活性单元并结合析晶过程提高拉曼增益性能,实现了增益介质的超宽带可调控近红外发光特性以及增益平坦的宽带高增益拉曼特性,通过熔融纤芯法制备了多组分过渡金属氧化物玻璃光纤。具体的研究内容和...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 宽带光纤通信
1.3 超宽带光纤放大器用增益材料
1.3.1 掺杂型增益介质概述
1.3.2 稀土离子掺杂增益介质
1.3.3 过渡金属离子掺杂增益介质
1.3.3.1 过渡金属离子宽带发光机理
1.3.3.2 过渡金属离子掺杂微晶玻璃基质
1.3.3.3 过渡金属离子掺杂增益介质宽带发光的研究进展
1.3.4 其他宽带发光中心
1.3.5 高增益宽带拉曼增益介质
1.3.5.1 受激拉曼散射原理
1.3.5.2 光纤中的受激拉曼效应
1.3.5.3 高增益宽带拉曼增益基质的相关研究
1.4 本课题的来源、研究意义及研究的主要内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 本课题研究的目的和意义
1.4.3 本课题主要研究思路
1.4.4 本课题具体研究内容
第二章 实验研究方法
2.1 使用的原材料试剂和纯度
2.2 样品制备方法
2.2.1 玻璃样品制备方法
2.2.2 光纤制备方法
2.3 材料测试表征方法和设备
2.3.1 X射线衍射(XRD,X-RayDiffraction)
2.3.2 拉曼光谱(RamanSpectra)
2.3.3 差热分析(DTA,DifferentialThermalAnalysis)
2.3.4 吸收透射光谱(AbsorptionSpectra)
2.3.5 X射线吸收谱精细结构(XAFS,X-RayAbsorptionFinestructure)
2.3.6 小角X射线散射(SAXS,SmallAngleX-RayScattering)
2.3.7 荧光光谱和荧光衰减曲线(FluorescenceSpectra)
2.3.8 扫描电子显微镜(SEM,ScanningElectronMicroscopy)
2.3.9 透射电子显微镜(TEM,TransmittanceElectronMicroscopy)
第三章 多组分过渡金属氧化物玻璃的结构研究
3.1 引言
3.2 多组分钽硅酸盐玻璃组分的设计
3.3 多组分钽硅酸盐玻璃样品的制备
3.4 多组分钽硅酸盐玻璃结构的分子动力学分析
3.5 多组分钽硅酸盐玻璃结构的HAADF-STEM分析
3.6 本章小结
第四章 多组分过渡金属氧化物玻璃的多相调控及宽带发光
4.1 引言
4.2 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃样品的制备及表征方法
4.3 多组分过渡金属氧化物玻璃的多相析晶
4.4 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃的发光调控
4.5 本章小结
第五章 多组分过渡金属氧化物玻璃的相变过程调控及宽带发光
5.1 引言
5.2 多组分钽硅酸盐玻璃及微晶玻璃样品的制备及表征方法
5.3 多组分钽硅酸盐玻璃的可控析晶
5.4 多组分钽硅酸盐玻璃微晶相的调控及宽带发光
5.5 本章小结
第六章 多组分过渡金属氧化物玻璃的宽带拉曼响应研究
6.1 引言
6.2 多组分过渡金属氧化物玻璃组分的设计
6.3 多组分铌锗酸盐玻璃及微晶玻璃样品的制备及表征方法
6.4 多组分铌锗酸盐玻璃的拉曼响应研究
6.5 多组分铌锗酸盐微晶玻璃的宽带拉曼响应研究
6.6 本章小结
第七章 多组分过渡金属氧化物玻璃的光纤研究及空间选择性分相制备微通道
7.1 多组分过渡金属氧化物玻璃的光纤研究
7.1.1 引言
7.1.2 多组分过渡金属氧化物玻璃光纤的制备过程及表征方法
7.1.3 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃光纤的结构与性能分析
7.2 空间选择性分相制备微通道
7.2.1 引言
7.2.2 空间选择性诱导玻璃分相及微通道的制备
7.3 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3770632
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 宽带光纤通信
1.3 超宽带光纤放大器用增益材料
1.3.1 掺杂型增益介质概述
1.3.2 稀土离子掺杂增益介质
1.3.3 过渡金属离子掺杂增益介质
1.3.3.1 过渡金属离子宽带发光机理
1.3.3.2 过渡金属离子掺杂微晶玻璃基质
1.3.3.3 过渡金属离子掺杂增益介质宽带发光的研究进展
1.3.4 其他宽带发光中心
1.3.5 高增益宽带拉曼增益介质
1.3.5.1 受激拉曼散射原理
1.3.5.2 光纤中的受激拉曼效应
1.3.5.3 高增益宽带拉曼增益基质的相关研究
1.4 本课题的来源、研究意义及研究的主要内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 本课题研究的目的和意义
1.4.3 本课题主要研究思路
1.4.4 本课题具体研究内容
第二章 实验研究方法
2.1 使用的原材料试剂和纯度
2.2 样品制备方法
2.2.1 玻璃样品制备方法
2.2.2 光纤制备方法
2.3 材料测试表征方法和设备
2.3.1 X射线衍射(XRD,X-RayDiffraction)
2.3.2 拉曼光谱(RamanSpectra)
2.3.3 差热分析(DTA,DifferentialThermalAnalysis)
2.3.4 吸收透射光谱(AbsorptionSpectra)
2.3.5 X射线吸收谱精细结构(XAFS,X-RayAbsorptionFinestructure)
2.3.6 小角X射线散射(SAXS,SmallAngleX-RayScattering)
2.3.7 荧光光谱和荧光衰减曲线(FluorescenceSpectra)
2.3.8 扫描电子显微镜(SEM,ScanningElectronMicroscopy)
2.3.9 透射电子显微镜(TEM,TransmittanceElectronMicroscopy)
第三章 多组分过渡金属氧化物玻璃的结构研究
3.1 引言
3.2 多组分钽硅酸盐玻璃组分的设计
3.3 多组分钽硅酸盐玻璃样品的制备
3.4 多组分钽硅酸盐玻璃结构的分子动力学分析
3.5 多组分钽硅酸盐玻璃结构的HAADF-STEM分析
3.6 本章小结
第四章 多组分过渡金属氧化物玻璃的多相调控及宽带发光
4.1 引言
4.2 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃样品的制备及表征方法
4.3 多组分过渡金属氧化物玻璃的多相析晶
4.4 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃的发光调控
4.5 本章小结
第五章 多组分过渡金属氧化物玻璃的相变过程调控及宽带发光
5.1 引言
5.2 多组分钽硅酸盐玻璃及微晶玻璃样品的制备及表征方法
5.3 多组分钽硅酸盐玻璃的可控析晶
5.4 多组分钽硅酸盐玻璃微晶相的调控及宽带发光
5.5 本章小结
第六章 多组分过渡金属氧化物玻璃的宽带拉曼响应研究
6.1 引言
6.2 多组分过渡金属氧化物玻璃组分的设计
6.3 多组分铌锗酸盐玻璃及微晶玻璃样品的制备及表征方法
6.4 多组分铌锗酸盐玻璃的拉曼响应研究
6.5 多组分铌锗酸盐微晶玻璃的宽带拉曼响应研究
6.6 本章小结
第七章 多组分过渡金属氧化物玻璃的光纤研究及空间选择性分相制备微通道
7.1 多组分过渡金属氧化物玻璃的光纤研究
7.1.1 引言
7.1.2 多组分过渡金属氧化物玻璃光纤的制备过程及表征方法
7.1.3 多组分过渡金属氧化物微晶玻璃光纤的结构与性能分析
7.2 空间选择性分相制备微通道
7.2.1 引言
7.2.2 空间选择性诱导玻璃分相及微通道的制备
7.3 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3770632
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