具有寬帶紅外發(fā)射的摻鉺硼硅玻璃的研究.pdf

1、本論文的工作主要包括兩大方面的內(nèi)容：一是研究Er3-離子1.5μm紅外發(fā)射的光譜成分分析方法和加寬機制；二是尋找具有寬帶發(fā)射，且具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的新型摻鉺玻璃材料。制備了以Bi2O3為基質(zhì)的摻鉺玻璃樣品，研究了Er3-離子在11K-300K溫度范圍內(nèi)的1.5μm發(fā)射光譜，將4I13/2多重態(tài)中的高能態(tài)和最低能態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)射的光譜成分從測量的發(fā)射光譜中分離開來，討論了光譜成分對1.5μm發(fā)射帶寬的影響。在國際上首次提出等效

2、四能級模型，并用此模型可很好解釋Er3-離子4I13/2→4I15/2輻射躍遷的線形及其變溫特性，具有普遍意義。制備了一系列的釓硼硅酸鹽玻璃和镥硼硅酸鹽玻璃，分別確定了這兩類玻璃系統(tǒng)的玻璃形成范圍，討論了玻璃的熱穩(wěn)定性及寬帶發(fā)射特性。差熱分析的數(shù)據(jù)表明這兩類玻璃都具有極佳的熱穩(wěn)定性。并且，釓硼硅酸鹽玻璃和镥硼硅酸鹽玻璃體系的1.5μm紅外發(fā)射光譜的最大半高全寬分別達到70nm和76nm左右。根據(jù)J-O理論對釓硼硅酸鹽玻璃中Er3-的J-

3、O參數(shù)進行了擬合，得到Er3-的輻射躍遷幾率、輻射壽命和分支比等數(shù)據(jù)。利用McCumber理論計算了Er3-的1.5μm受激發(fā)射截面。用FWHM×σe的值對玻璃的寬帶放大特性進行了表征。結(jié)果表明，該玻璃體系具有較大的受激發(fā)射截面，并且其寬帶放大特性優(yōu)于目前已有報道的硅酸鹽、鍺酸鹽和磷酸鹽玻璃。進一步研究了兩種玻璃系統(tǒng)組分對Er3-離子1.5μm受激發(fā)射截面以及J-O參數(shù)的影響。將已制備的釓硼硅酸鹽玻璃在開始析晶溫度附近進行退火處理得到了