鎳鉻共摻透明微晶玻璃光學(xué)特性的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的發(fā)展，超大容量信息傳輸和超快實(shí)時(shí)信息處理已經(jīng)成為光纖通訊研究的兩個(gè)重要內(nèi)容。目前，光纖制備技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)使光纖通訊的窗口覆蓋了1.2到1.7μm的近紅外波段。傳統(tǒng)的稀土離子摻雜光纖放大器由于稀土離子發(fā)光峰窄的本征特點(diǎn)，表現(xiàn)出兩個(gè)突出問(wèn)題是：(1)有些波段處未有合適的光纖放大器；(2)利用一根光纖一個(gè)泵浦源不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)光通訊波段的光放大。如果能夠設(shè)計(jì)和制備新型的紅外增益材料，通過(guò)該材料制備的一根光纖就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)波

2、段甚至是整個(gè)光通訊波段的光放大，勢(shì)必會(huì)給光通訊技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)很大的推動(dòng)作用。最近，過(guò)渡金屬Ni摻雜透明微晶玻璃受到了人們的廣泛關(guān)注。這種新型Ni2+激活光學(xué)材料在近紅外區(qū)域具有較長(zhǎng)壽命和能夠覆蓋整個(gè)光通信窗口的寬帶發(fā)光，是一種很有應(yīng)用潛力的寬帶光放大材料。
　　 但是，我們還發(fā)現(xiàn)，Ni2＋離子在透明微晶玻璃中的摻雜濃度都比較低(一般0.1mol％左右)，低的摻雜濃度必然導(dǎo)致低的泵浦光吸收效率，這不利于其在光纖放大器和激光增益基質(zhì)

3、方面的應(yīng)用。我們根據(jù)敏化發(fā)光原理，提出了在一些Ni2+摻雜透明微晶玻璃體系中共摻敏化離子通過(guò)能量轉(zhuǎn)移來(lái)提高泵浦效率的方法，使Ni2+離子的寬帶近紅外發(fā)光性質(zhì)大大提高，并研究它們之間的能量轉(zhuǎn)移機(jī)制。通過(guò)活性離子之間的能量傳遞可以增加受體的固體激光泵浦效率。研究表明可以通過(guò)Cr3+的摻入來(lái)有效敏化稀土離子的發(fā)光，例如Cr3+的摻入使Nd3+離子的激發(fā)范圍擴(kuò)展到紅綠寬光譜段，因?yàn)镃r3+摻雜的材料在可見(jiàn)光范圍有強(qiáng)和寬的吸收，與常用高功率氙燈泵

4、浦源的發(fā)射波長(zhǎng)有很好的重疊。近來(lái)，微晶玻璃中，鎳鉻之間的能量傳遞使得Ni2+的近紅外光譜性能得到很大改善。鎳鉻共摻的微晶玻璃在超寬帶光放大和可調(diào)諧激光方面具有很好的應(yīng)用前景。
　　 本論文主要制備了兩個(gè)鎳鉻共摻體系的微晶玻璃，觀察到了鎳鉻之間的能量傳遞引起的寬帶近紅外發(fā)光。其內(nèi)容如下：
　　 1.制備了鎳鉻共摻的MgAl2O4微晶玻璃，并且測(cè)試了它的發(fā)光性能。吸收光譜表明Cr3+和Ni2+均進(jìn)入了微晶玻璃中析出的MgAl

5、2O4納米晶并居于八面體六配位位置。在532nm的激發(fā)下，Cr3+的摻入使Ni2+離子的近紅外發(fā)射有效增強(qiáng)。這表明Cr3+和Ni2＋之間的能量傳遞可以提高Ni2＋摻雜離子的微晶玻璃的發(fā)光性能。
　　 2.制備了鎳鉻共摻的β-Ga2O3微晶玻璃。通過(guò)測(cè)試468nm激發(fā)下的發(fā)射光譜，時(shí)間分辨光譜，壽命衰減曲線來(lái)表征Cr3+對(duì)Ni2+的能量傳遞。激發(fā)光譜表明，通過(guò)共摻Cr3+，Ni2+離子的近紅外發(fā)射可以在350nm到750nm波段激