光学材料

光学玻璃TQ171.712007021803掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究=Investigation on spectral properties and ther-mal stability of Er3+doped TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnOglasses[刊,中]/李广坡(宁波大学信息科学与工程学院.浙江,宁波(315211)),徐铁峰…//量子电子学报.-2006,23(4).-461-466制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1%(重量比)Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15mol%),测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质。根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3+离子的强度参数,发现随着Nb205含量…     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2(TBS X=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合,设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(△T=Tx-Tg)可达178℃,说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的荧光半高宽和受激发射截面,结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.     

碲酸盐玻璃的拉曼光谱研究

本文测试了TeO2-ZnO和TeO2-BaO两种二元系统不同金属氧化物浓度下玻璃的拉曼光谱,通过比较这两种碲酸盐玻璃系统拉曼光谱的异同,表明碲酸盐玻璃系统中随着金属氧化物浓度的增加,使玻璃网络中的TeO4双三角锥向TeO3三角棱锥转化,并且在TeO2-BaO二元玻璃中出现了非桥氧键。同时初步研究了TeO2-ZnO-Na2O三元玻璃的拉曼光谱,发现当TeO2-ZnO二元玻璃中加入5mol%的Na2O时,其结构并没有发生显著的变化。     

引入P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质

为克服碲酸盐玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射速率较小,不利于980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大的缺点,在TeO2-WO3-Li2O玻璃中引入了P2O5组分。考察P2O5摩尔分数对Er3 的1.5μm红外发射、红绿光上转换发光及4I13/2能级寿命的影响。利用J-O理论对不同P2O5摩尔分数玻璃样品的吸收光谱进行分析,得到各能级辐射跃迁几率,计算了Er3 在样品中4I13/2能级辐射跃迁寿命。重点研究了不同样品中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率随P2O5摩尔分数的变化,可以看出在含6%P2O5玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率约为不含P2O5玻璃中的3.5倍,同时1.5μm红外发射效率略有提高,另外红绿光上转换发射得到了抑制。因此,含P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃更有利于在980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大。     

Er~(3+)单掺与Er~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃的2.7μm光谱性质及能量转移过程

采用高温熔融法制备了不同浓度Er3+,Er3+/Pr3+共掺的60TeO2-30WO3-10La2O3玻璃。研究了玻璃的红外透过光谱,吸收光谱以及在980nm LD抽运下的荧光光谱和Er3+…4I13/2能级荧光寿命。根据红外光谱计算了玻璃中OH-的吸收系数α。应用Judd-Ofelt理论计算了J-O参量,自发辐射系数Arad,荧光分支比β;利用Fuchtbauer-Laderburg理论计算了2.7μm受激发射截面。分析了980nm抽运时Er3+/Pr3+共掺的能量转移过程。计算得到OH-吸收系数α为0.57cm-1,2.7μm自发辐射系数Arad为60.6s-1,荧光分支比β为16.3%,最大受激发射截面达到1.13×10-20 cm2。结果表明,这种碲酸盐玻璃适合作为获得2.7μm输出的激光材料。     

新型GeS_2-Ga_2S_3-KI玻璃性能的研究

用传统熔融淬冷法制备了新型硫卤玻璃(100-x)(80GeS2-20Ga2S3)-xKI(x=0,10,20mol%).利用差热分析、可见/近红外吸收光谱、红外透射光谱等技术对准三元硫卤玻璃体系GeS2-Ga2S3-KI的组成、结构和性能关系进行了研究.分析结果表明:GeS2-Ga2S3-KI三元系统玻璃具有较宽的玻璃形成区;当KI的含量为10mol%时,玻璃热稳定性最好;随着KI的加入,玻璃的红外截止波长无明显变化,皆为12.5μm;然而随着局域电位场的增大,玻璃的短波吸收限向短波方向发生了移动,光学带隙存在增大趋势.     

Er~(3+)/Ce~(3+)共掺TeO_2-Bi_2O_3-TiO_2玻璃的热稳定性和光谱特性研究

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺新型碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性,测试并分析了不同Ce3+离子掺杂浓度下Er3+离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明,制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185℃,高于其它文献的报道;同时,Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce3+∶2F5/2+Er3+∶4I11/2→Ce3+∶2F7/2+Er3+∶4I13/2)有效地抑制了Er3+离子上转换发光并显著增强了1.53μm波段荧光强度,而发射截面随着Ce3+离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er3+/Ce3+共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.     

含Ho~(3+)的GeO_2-B_2O_3-BaO-Na_2O-Al_2O_3锗酸盐玻璃的光谱与增益特性

用高温熔融法制备了不同Ho3+离子掺杂浓度65GeO2-12B2O-10BaO-10Na2O-3Al2O3-χHo2O3(χ=0.25,0.75,1.25mol%)锗酸盐玻璃。从吸收特性出发,应用McCumber理论计算了Ho3+离子能级5I8→5I7(~2.0μm)跃迁的吸收截面和5I7→5I8的受激发射截面。根据掺杂离子的浓度以及获得的吸收截面和受激发射截面得到Ho3+离子在此玻璃中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。获得的基本光学参数与其它掺杂的玻璃进行了比较,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值具有一定的优势。认为该玻璃在~2.0μm波段的中红外激光器中将有潜在的较大应用前景。     

Ta2O5对碲铋酸盐玻璃光学性能的影响

通过高温熔融法制备了一系列(90-x)TeO2-10Bi2 O3-xTa2 O5(x=0％,2％,4％,6％,8％)TBT玻璃样品.拉曼光谱和X射线光电子能谱测试结果显示,随着Ta2 O5的加入,玻璃网络中的[TeO3]与[TeO3+1]向[TeO4]转变,玻璃网络结构更加致密.这解释了差示扫描量热法测试中TBT玻璃的...     

硫系As_2S_3悬吊芯光纤制备及其光谱性能研究

硫系玻璃材料具有极高的线性和非线性光学性能,在此基础上制备的悬吊芯结构的硫系光纤较之石英玻璃光纤或普通结构硫系玻璃光纤具备非线性更高、零色散点可调和红外透过光谱宽等特性,因此在红外波段的光谱展宽及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用潜能。根据硫系玻璃悬吊芯光纤及超连续(SC)谱的研究发展,提出一种通过挤压高纯块状硫系玻璃制备理想结构的四孔硫系玻璃悬吊芯光纤的方法。该新型机械挤压法保证了玻璃性能稳定和光纤结构可调的特性。获得了低损耗(波长为3.8μm处的损耗仅为0.17 d B/m)的硫系悬吊芯光纤,此外分别测试了玻璃和光纤的相关光学性能。进一步讨论了As2S3玻璃样品的可见及红外透过性能及光纤的传输损耗谱、传输模式,利用中红外光参量放大激光光源(OPA)抽运光纤,获得了SC谱的产生,其展宽光谱在红外区域最宽可达3000 nm(1500~4500 nm),理论展宽可达6000 nm。     

掺铒碲-钨-钠玻璃基质的光谱性质研究

制备了用于离子交换法制备光波导器件的掺铒碲-钨-钠玻璃基质。应用扎得-奥菲而特(Judd—Ofelt)理论计算了玻璃样品的三个强度参量,由强度参量计算了Er^3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量;应用麦克库玻(McCumber)理论,计算了Er^3 离子在1．5μm的受激发射截面,荧光测试发现Er^3 离子的荧光半峰全宽可达65nm。比较了Er^3 离子在不同玻璃基质中的光谱特性。结果表明,Er^3 离子在碲-钨-钠玻璃中具有较高的受激发射截面和较宽的荧光半峰全宽,可以用于宽带光波导器件的制备。     

新型GeSe2-In2Se3-AgI玻璃性能研究

采用传统熔融-淬冷法制备了一系列新型(100-x)(4GeSe2-In2Se3)-xAgI(x=20,30,40mol%)硫系玻璃样品.利用X射线衍射分析、差热分析、可见-近红外吸收光谱、红外透过光谱、喇曼分析等技术手段研究了该玻璃系统的组成、结构、热稳定性和光学特性等.利用Tauc方程计算出了样品的间接带隙;测试了部分样品在不同升温速率下的差示扫描量热曲线,并采用Kissinger法计算了玻璃样品的析晶活化能.X射线衍射数据表明,该玻璃体系在较宽的组分范围内有良好的非晶特性,成玻范围较宽;差热分析和析晶动力学研究表明,玻璃样品70(4GeSe2-In2Se3)-30AgI具有较好的热稳定性(ΔT=114℃)和较高的活化能(Ea=320.4kJ/mol).随着AgI含量的增加,玻璃的短波吸收限蓝移,并且光学带隙有增大的趋势.此外,红外透过光谱分析表明该玻璃体系具有良好的红外透过性能,其红外截止波长不会随着AgI含量的增加而发生明显变化,皆为16μm左右.     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

新型GeSe2-In2Se3-AgI玻璃性能研究

采用传统熔融-淬冷法制备了一系列新型(100-x) (4GeSe₂-In₂Se₃) -xAgI(x=20,30,40 mol%)硫系玻璃样品.利用X射线衍射分析、差热分析、可见-近红外吸收光谱、红外透过光谱、喇曼分析等技术手段研究了该玻璃系统的组成、结构、热稳定性和光学特性等.利用Tauc方程计算出了样品的间接带隙;测试了部分样品在不同升温速率下的差示扫描量热曲线,并采用Kissinger法计算了玻璃样品的析晶活化能.X射线衍射数据表明,该玻璃体系在较宽的组分范围内有良好的非晶特性,成玻范围较宽;差热分析和析晶动力学研究表明,玻璃样品70(4GeSe₂-In₂Se₃)-30AgI具有较好的热稳定性(ΔT=114℃)和较高的活化能(E_a=320.4 kJ/mol).随着AgI含量的增加,玻璃的短波吸收限蓝移,并且光学带隙有增大的趋势.此外,红外透过光谱分析表明该玻璃体系具有良好的红外透过性能,其红外截止波长不会随着AgI含量的增加而发生明显变化,皆为16μm左右.     

TeO2-TiO2-Bi2O3系统玻璃的热学特性及光学带隙研究

采用熔融淬冷法制备了系列高折射率的TeO2-TiO2-Bi2O3系统玻璃,测试了样品的密度、转变温度、析晶温度、折射率、吸收光谱,利用经典的Tauc方程计算了样品光学带隙允许的直接跃迁、允许的间接跃迁及Urbach能量.讨论了玻璃的热稳定性与组成之间的关系、研究了摩尔折射度、金属标准值、光学带隙、Urbach能量、Bi2O3和TiO2含量及光学碱度对玻璃样品折射率的影响.结果表明TeO2-TiO2-Bi2O3玻璃具有较好的热稳定性、样品的折射率随着摩尔折射度增大而增大,而光学带隙及金属标准值有减小的趋势,此外高的光学碱度对玻璃的高的三阶非线性也有一定的贡献.     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

宽带光放大器用掺Er3+碲钨酸盐玻璃

制备了掺Er^3 的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er^3 在玻璃中的吸收光谱和970nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er^3 离子的J-O强度参量Ωt(t=2,4,6)和其1．5μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er^3 在TWZOF玻璃中具有较大的1．5μm发射截面,其峰值发射截面为0．86pm^2;同时,Er^3 在TWZOF玻璃中具有很大的1．5μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83nm之间;Er^3 在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω4均增大;Er^3 离子1．5μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。     

彩色透明微晶玻璃的吸收光谱

在Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃中掺入少量晶核剂TiO2,ZrO2,P2O5，再掺入稀土离子和过渡金属离子作为着色剂，在高温下溶制得到彩色透明玻璃，对上述玻璃进行微晶化处理，用差热分析（DTA）确定其晶化温度，测定与讨论了所获彩色透明微晶玻璃在紫外波段至近红外波段的吸收光谱特性，研究结果表明，玻璃微晶化后，由于基质玻璃对光的微弱散射，引起吸收的增强，但不改变稀土离子和过渡金属离子的本征吸收峰位。     

An optical and structural investigation into CdTe nanocrystals embedded into the tellurium lithium borophosphate glass matrix

Cadmium telluride nanocrystals that form in the TeO2-Li2O-B2O3-P2O5 glass matrix have been synthesized and studied.They are investigated by X-ray diffraction(XRD),optical transmission and infrared spectroscopy.It has been shown that the long annealing time effect on present samples leads to the growth of CdTe nanoparticles and an increase of tellurium oxide on the surface of nanocrystallites.On the other hand,the infrared spectroscopy shows that the phosphate and borate networks of the glass matrices are mo...