用光线量子论研究掺铒磷酸盐玻璃微球发光的形貌共振

介绍微腔研究理论的发展和微球腔中的光线量子论。测试了488nm激光激发下掺铒磷酸盐玻璃微球的1533nm荧光光谱，分析其谱线中的形貌共振现象及形成机制，并将掺铒磷酸盐玻璃微球的荧光光谱和掺铒磷酸盐体玻璃的荧光光谱进行比较。从实验中得到了掺铒磷酸盐玻璃微球产生的单模振荡幅度。     

光学微腔用磷酸盐玻璃基体的研究

量子点光学微腔器件在低阈值激光器和单光子光源等量子信息处理技术领域有重要的应用前景。为了有效地实现受激辐射,光学微腔需要在高介电常量的玻璃微球中嵌入高浓度的量子点。为此使用玻璃技术开展了在磷酸盐玻璃中生长高浓度Ⅱ-Ⅵ族量子点的研究,探索了ZnO-P2O5、CdO—P2O5和CdS—P2O5二元磷酸盐玻璃的形成能力、红外通过率、结晶行为和微腔成彤能力。在这些玻璃基体中,ZnO的最大溶解度为0．6,CdO和CdS的溶解度为0．4;基体表现出和商用截止型过滤片玻璃相似的光吸收特性,并与玻璃的种类和成分含量无关;基体晶化后可以析出α-Zn2P3O7或CdS等品相,其中CdS相均匀分布在试样中;磨细的玻璃基体可以成型为球表面完整和椭网度小的微腔。试验结果表明,ZnO-P2O5和CdS-P2O5等二元磷酸盐玻璃可以成型为光学微腔并可以有效地生长出高浓度的Ⅱ-Ⅵ族量子点。     

载气环境对液态空心玻璃微球运动状态的影响

 研究了载气组份、温度、压力以及微球直径和壁厚对液态空心玻璃微球在炉内运动状态的影响。结果表明：在用干凝胶法制备空心玻璃微球工艺的常用载气组份、温度和压力范围内，载气的组份、温度和压力对相同直径和壁厚的液态玻璃微球在炉内运动速度的影响小于8.3%，但载气组份和压力对液态玻璃微球运动雷诺数和韦伯数的影响很显著。玻璃微球的直径和壁厚是液态玻璃微球运动速度、雷诺数和韦伯数的重要影响因素。提高载气中的氦气含量或降低载气压力可以降低载气对液态玻璃微球的非球形化作用，提高载气温度可以降低其球形化的阻力。     

空心玻璃微球与载气之间传热过程的影响因素

 为实现玻璃微球与载气之间传热过程的定量控制，建立了玻璃微球与载气之间的热传递模型，研究了载气组份、温度、压力以及微球直径和壁厚对玻璃微球与载气之间传热过程的影响。结果表明：在干凝胶法制备空心玻璃微球工艺中常用载气组份、温度和压力范围内，载气温度和压力对玻璃微球与载气之间传热阻力的影响都可以忽略，但载气中的氦气含量对微球与载气之间传热阻力的影响很显著。随着微球壁厚的增大，玻璃微球与载气之间传热阻力显著增加。因此，改变载气中的氦气含量可以作为控制微球与载气之间传热过程的有效方法，并且随着微球壁厚的增大，提高载气中的氦气含量对增强载气与微球之间传热性能的作用逐渐增强。     

掺铒磷酸盐玻璃微球吸收光谱上的形貌共振

利用高温熔融冷却法制备了直径为82．4μm的掺铒磷酸盐玻璃微球，并利用熔融拉丝法制备了锥腰直径为2．3μm的熔锥光纤与其进行耦合，发现了掺铒玻璃微球吸收光谱中出现的等间距分布的滤波谱线。利用光学微球腔理论讨论了玻璃微球吸收光谱中的形貌共振现象，计算出该耦合系统的品质因数为1．31×10^4。利用Mie散射理论计算了谱线的吸收峰位置和峰间间距，计算结果与实验结果相符合。最后比较了两种峰间间距算法的优劣。     

Ar离子辐照导致微球玻璃机械性能的变化

为研究离子辐照导致空心玻璃微球机械性能的变化,利用Ar离子辐照与空心玻璃微球组分相同的微球玻璃薄片,结合不同温度下的等时退火处理,采用纳米压痕测试方法研究了辐照前后玻璃机械性能的变化。测试结果表明:辐照后玻璃的硬度和模量均呈下降趋势,恢复阻力明显升高;退火后的未辐照样品硬度和模量呈上升趋势,恢复阻力在误差范围内没有发生变化; 退火后的模量呈下降趋势,恢复阻力呈下降趋势;在退火温度约为300 ℃时,辐照样品退火后的恢复阻力与未辐照样品基本相同。     

玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球 关键词： 玻璃微球 GDP涂层 热稳定性 结合力     

惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的渗透性能

为实现对干凝胶法空心玻璃微球(HGM)渗透性能的有效调控,研究了初始玻璃配方、载气成分、精炼温度、精炼区长度、HGM壁厚对HGM渗透性能的影响。结果表明:当精炼温度低于1400 ℃时,初始玻璃配方对HGM渗透性能有显著影响。但是,随着精炼温度的升高和精炼区长度的延长,液态玻璃中碱金属氧化物的挥发比例逐渐增大,由不同初始玻璃配方制备的HGM对氘气的渗透性能逐渐趋近于相同。随着载气中氦气体积分数的降低或HGM壁厚的增大,室温下HGM对氘气的渗透系数逐渐减小。     

掺Nd3+玻璃微球发射光谱研究

采用粉末喷烧法制备了掺Nd^3 高折射率TiBa玻璃微球,主要成分为TiO2,BaO和SiO2,微球直径在30μm左右。在带有显微镜的光谱仪上,用514nm激光照射微球的边缘,测量了它们的发射光谱,观察到了微球腔效应导致的光谱结构共振。在较低泵浦阈值(2mW)下,获得了Nd^3 的激射发光。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振,实验结果与计算结果相符。     

载气组份对空心玻璃微球炉内成球过程的影响

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的干凝胶法高效制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了载气组份对干凝胶粒子炉内成球过程及最终空心玻璃微球性能的影响。结果表明:载气组份显著影响粒子/微球与载气之间的热量和质量传递过程,但载气组份对粒子/微球在炉内的下落速度影响很小;提高载气中氦气的体积分数可以显著提高干凝胶粒子在吸热阶段的升温速率,更为迅速有效地完成封装过程,这不仅使得干凝胶粒子发泡成为空心球的比例增大,而且还有利于制备得到大纵横比的空心玻璃微球;但是,在载气中保持适当体积分数的氩气,有利于提高玻璃微球的表面质量和成品率。当载气中氦气的体积分数在50%~80%时,干凝胶粒子的成球率较高,空心玻璃微球的球形度、同心度和表面粗糙度能满足制靶要求。     

基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

采用高温熔融法制备了Tb³⁺单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到⁵D₃和 ⁵D₄能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb³⁺发射光谱的变化原因。结果表明：因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb³⁺在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb³⁺ 的⁵D₃能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到⁵D₄能级,故⁵D₃能级发光（413 nm和436 nm）不明显;在磷酸盐基质中,Tb³⁺的⁵D₃能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故⁵D₃能级发光最强。在3种基质中,Tb³⁺从⁵D₄能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到 ⁵D₄能级的实验振子强度顺序一致。     

Influence of Hollow Glass Microspheres Modified by a Rare-Earth/Titanium Coupling Agent on the Nonisothermal Crystallization of Polypropylene

Hollow glass microspheres (HGMs) were surface modified by a rare-earth/titanium coupling agent. Then polypropylene/HGMs composites were prepared by the method of melt blending. The nonisothermal crystallization of the polypropylene (PP) and its composites were investigated by differential scanning calorimetry. The results showed the modified HGMs caused a decrease in the peak crystallization temperature and onset crystallization temperature. Further analysis of the nonisothermal crystallization kinetics, by using the Jeziorny and Mo equations, showed that the crystallization rate rose with increasing cooling rate. Moreover, the presence of the modified HGMs slightly increased the crystallization rates of PP.     

液晶显示器用玻璃微珠的研制

论述了液晶显示器（ＬＣＤ）用玻璃微珠的研制工艺。着重介绍了制造该类玻璃微珠的无碱玻璃、成珠工艺及微珠的精选分级的原理及工艺技术。     

包覆镍铁氧体纳米粒子的空心玻璃微珠复合材料的制备与电磁性能研究

"用高分子凝胶法制备了包覆镍铁氧体纳米粒子的空心玻璃微珠复合材料．玻璃微珠含量为25%、50%和75%的复合粉的结构、表面形貌和电磁性能分别用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、红外光谱和HP8510网络分析仪来表征．结果表明,复合粉由镍铁氧体、石英和莫来石相组成．随着微珠含量的增加,镍铁氧体衍射峰强度迅速降低,莫来石衍射峰强度迅速增强．当温度达到800 ℃时,纯尖晶石结构的镍铁氧体在玻璃微珠表面生成．当玻璃微珠含量为50%时可获得均一、连续的镍铁氧体涂层．大部分镍铁氧体粒子的尺寸小于80 nm．玻璃微珠含量     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

(ZnO)_(1-x-y)(P_2O_5)_x(B_2O_3)_y玻璃的环境稳定性和红外光致发光(英文)

Er3+掺杂的(ZnO)1-x-y(P2O5)x(B2O3)y玻璃具有优良的光学性质。沸水煮沸实验结果表明,该类玻璃具有较高的环境稳定性。与(Er2O3)z(ZnO)1-x-z(P2O5)x-z类玻璃相比,Er3+掺杂的该类玻璃在1.5μm峰值位置的光谱半峰全宽超过110 nm,而且具有较高的猝灭浓度。     

多孔玻璃微珠的研制

本文作者把研制的Ｎａ２Ｏ－Ｂ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统玻璃放在自己设计的设备中制成了１～２ｍｍ粒径的玻璃珠，经分相处理、酸溶、水洗，得到了气孔率为２４％左右的多孔玻璃微珠。     

Ag+-Li+离子交换制作Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃平面光波导

制备了化学稳定的Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃,并在其中制作了用于光放大器和激光器的平面光波导.这种磷酸盐玻璃的失重速率为4.7×10－5g·cm－2·hr－1,小于Kigre公司商业化的磷酸盐玻璃QX/Er的失重速率.采用Ag+-Li+交换技术制作了平面光波导并用m-线光谱在632.8 nm测量了平面光波导的有效折射率.根据反WKB法得到折射率形貌,计算了离子交换参数如:离子交换深度、表面折射率,折射率改变和扩散系数等.     

2μm波段硫系玻璃微球激光器的制备和表征

工作在2μm波段附近的中红外微球激光器在生物医学传感、激光雷达、窄带光学滤波和空气污染监控等领域具有重要的应用价值.本文以自制的Tm~(3+)-Ho~(3+)共掺的Ge-Ga-Sb-S (2S2G)硫系玻璃为基质材料,采用玻璃粉末高温漂浮熔融法批量制备了高品质(典型品质因数大于10~5)硫系玻璃微球.优选一颗直径为205.82μm的微球为实验对象,利用光纤锥耦合法对其进行光学近场耦合实验.在808 nm抽运光的作用下,在1.8—2.1μm波段处可观测到明显的荧光回廊模现象.当抽运功率达到0.848 mW的阈值时,可在2080 nm附近观测到明显的激光输出.上述实验结果表明本文采用的2S2G硫系玻璃具有用于制备工作在中远红外波段的有源光学/光电子学器件的潜力.