掺镱高增益碲酸盐激光玻璃的制备与性能研究
本工作重点研究了Yb3+在TeO2-ZnO-Bi2O3,TeO2-Nb2O5-(BaPO3)2,TeO2-ZnO-B2O3等碲酸盐体系激光玻璃的光谱、激光增益以及热稳定性等性能,同时分析了玻璃结构对上述性能的影响.研究的目的在于寻找玻璃基质与镱离子的增益系数、玻璃物理化学的稳定性的关系.实验研究主要通过改变修饰体、形成体的含量研究玻璃的光谱与增益性能的变化,如引入重金属氧化物研究其热性能以及光谱性能,期望得到大受激发射截面和高热稳定性.采用引入氟化物、RAP除水以及浸泡法除水等工艺、配方手段降低声子能量和OH-含量,来研究其荧光寿命与OH-含量的关系.全文的主要进展与结果如下:1.研究了Bi2O3对TeO2-ZnO-Bi2O3受激发射截面的影响,在此基础上研究BiF3对玻璃荧光寿命和玻璃除水效果的影响.同时,根据实验结果和文献数据探明了TeO2-ZnO-Bi2O3体系玻璃的形成范围.结果表明:与已经报道的TeO2-ZnO-La2O3体系相比Bi2O3能够显著增大Yb3+周围配位场的极性和不对称性,其受激发射截面达到1.62pm2,对于引入氟化铋的样品,荧光寿命达到极大值1.02ms,使此体系的增益系数最大值达到了1.38pm2.ms;2.研究了偏磷酸钡对TeO2-Nb2O5-(BaPO3)2体系中镱离子的光谱性能影响.镱离子在此体系中荧光寿命达到了0.93ms.同时,我们在该体系的玻璃中用不同的计算方法计算了镱离子的发射截面确定了倒易法计算镱离子的发射截面是最佳的.3.通过Raman光谱测试等手段,研究了TeO2-ZnO-B2O3中氧化硼含量,其结构中[TeO4],[TeO3],[BO3]与[BO4]等基团之间的相互转变,以及这种基团转变其对于Yb3+的光谱性能影响.在此基础上,引入二价金属氟化物对玻璃进行除水工艺处理,借此改善荧光和光谱性能.最终得到的样品发射截面为1.41pm2,荧光寿命最长为0.76ms,增益系数最大值为1.21pm2.ms的样品;4.系统的研究了碲硼玻璃中,PbO,La2O3,Bi2O3等重金属氧化物对于Yb3+的性能影响,同时通过DSC热分析手段检测重金属氧化物对玻璃的热性能的影响.RAP、BSP等除水工艺手段被应用于玻璃的除水.结果显示:重金属氧化物La2O3的引入,Yb3+的发射截面增大至1.48pm2的峰值,其热性能也有所改善,ΔT增大至171.1℃;除水工艺显示,POCl3对于碲硼玻璃有较好的除水效果.
- 作者：
- 许慎诺
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 彭波
- 中图分类号：
- TQ171.1
- 关键词：
- 碲酸盐玻璃；碲铋玻璃；碲硼玻璃；稀土掺杂；激光性能
- Tellurite laser glass； Boro-tellurite glass； Bismuthate glass； Rareearth doped materials； Reciprocity method