大带隙Ge-S-I硫系玻璃制备及性能研究

为了探究碘元素对贫S基(GeS1.5)100-xIx和(GeS2)100-xIx(x=5,10,20,30,40)两个系列玻璃性质的影响,用快速真空和高温熔融淬冷技术制备了这两个系列的玻璃样品,对比测试了两组样品的密度、近红外吸收光谱、红外透过光谱、折射率、光学带隙和热膨胀,并在折射率数据的基础上计算了材料零色散波长.研究表明:随着碘含量的增高,近红外吸收截止波长发生明显的蓝移现象,玻璃转变温度和软化温度明显下降,玻璃的转变温度范围分别为222~330℃和236~332℃,软化温度范围分别为267~375℃和282~364℃,膨胀系数增大,红外透过性明显提高,光学带隙逐渐增大.通过扫描电子显微镜测定了玻璃组分的归一化质量比,并对比了抽真空时有无液氮冷却情况下玻璃原料中碘的含量损失差异,结果表明使用液氮冷却方法会增强玻璃中的杂质吸收峰.优化了玻璃制备工艺,采用高温聚合物做保护层对(GeS1.5)60I40玻璃进行了拉丝实验,测得其最低损耗为2.8dB/m.     

宽带隙Ge-Se基硫卤玻璃的制备及其光纤性能

在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5～11.5μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。     

Te基远红外硫系玻璃光纤的制备及性能分析

随着光学技术由可见向中、远红外等长波长领域的发展,可透远红外的玻璃光纤研究成为近年来光学领域的发展热点之一.传统含Se的Te基硫系光纤无法工作于12μm以上的远红外.本文研究了新型GeTe-AgI硫系玻璃体系的提纯制备,利用挤压技术,制备了阶跃型GeTe-AgI远红外光纤,其光学损耗为:15.6 dB/m@10.6μm,整体低于24 dB/m@8—15μm.在实验过程中,首先采用传统的熔融-淬冷法和蒸馏纯化工艺制备了GeTe-AgI高纯玻璃样品.利用差示扫描量热仪、红外椭偏仪、红外光谱仪等测试了玻璃的物理性质和红外透过性能,分析了提纯工艺、AgI原料纯度对玻璃形成以及透过的影响,最后采用分步挤压法制备了芯包结构光纤.实验结果表明:蒸馏提纯和AgI原料纯度对玻璃的透过性能有着决定性的影响,同时Te含量的增加影响了玻璃的抗析晶能力,但新型挤压制备工艺和有效提纯技术共同保障了较低损耗Te基光纤的制备,所获得的GeTe-AgI光纤具有远红外宽谱应用的潜能(工作波段5.5—15μm)并且绿色环保,可以满足CO_2激光的能量传输和远红外传感应用.     

Se改良的远红外Te基硫系玻璃

将成玻性良好的Se逐步掺入到远红外Ge-As-Te玻璃中,观察其物理、光学特性的渐变过程.采用传统熔融淬冷法制备Ge_(10)As_(40)Te_(50-x)Se_x(x=0,10,20,30,40,50)系列玻璃,用X射线衍射仪、Raman光谱仪、热膨胀仪测试玻璃的内部微观结构和物化性质;用傅里叶红外光谱仪、分光光度计测试玻璃的可见/近红外与红外透射光谱等频谱性质;利用经典Tauc方程估算玻璃样品的直接和间接带隙.测试结果表明:Se含量的增加能有效提高玻璃的热稳定性,最高玻璃转化温度可达到233℃;可见/近红外短波截止边发生蓝移,光学带隙增大,透过范围广且透过性良好,红外透过率最高可达到56%,红外截止边仍然保持在20μm,当Se含量配比在低于2 mol的情况下,其热稳定性改善明显但光谱变化最小.最后,讨论了一种加还原剂Mg对该类玻璃进行提纯的方案,实验表明提纯后玻璃的透过谱线均匀平滑且无明显杂质峰.     

低零色散Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃

从玻璃组分与玻璃光学折射率分布及零色散波长位置的影响机理出发,研究低色散卤化物对硫系玻璃的色散调控作用.制备了Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃,利用差示扫描量热仪、红外椭偏仪、红外光谱仪等测试了该玻璃的物化性质,分析了原料和玻璃提纯工艺、CsI含量对玻璃形成以及透过范围的影响,并计算了该玻璃的材料色散.实验结果表明:该玻璃的透过范围可覆盖可见光至中远红外波段(0.55~18μm);该玻璃的材料零色散点随着CsI含量的增加明显蓝移,摩尔百分比为20%和40%的CsI含量可使该玻璃材料的零色散波长蓝移至3.5μm和1.5μm附近,且该玻璃的热稳定性较好,有利于低色散中红外光纤的制备和应用.结合玻璃提纯技术和高温聚合物保护拉丝光纤拉丝工艺,获得了最低损耗为8.2dB/m的单折射率硫卤玻璃光纤.     

远红外新型碲基悬吊芯光纤的制备及光学性能研究

利用熔融淬冷法制取了(Ge_(10)Te_(43))_(90)-AgI_(10)和Ge_(10)Sb_(10)Se_(80)玻璃,并采用挤压法制成了一种对环境无害的双材料类芯包结构的悬吊芯光纤.制成的光纤具备3～11μm的宽谱透光性,其最低损耗仅为0.5dB/m.讨论了GeTe-AgI悬吊芯光纤的光场模式和红外激光光斑,并利用中红外光参量放大器进行激光泵浦,获得了光谱宽度为1.6～8.9μm的超连续谱输出.     

低损耗Ge-As-Se-Te硫系玻璃远红外光纤的性能分析

中、远红外光学领域的发展,离不开低损耗光波导材料的发展,因此近年来远红外低损耗光纤一直是光学领域的热点之一.本论文在国内首次报道了一种基于挤压法的低损耗远红外光纤制备技术,获得了具有完整结构的远红外光纤,其损耗为:0.46 d B/m@8.7μm,1.31 d B/m@10.6μm,整体低于1 dB/m@7.2—10.3μm.在实验过程中,首先采用传统的熔融淬冷法和蒸馏纯化工艺制备了Ge-As-Se-Te玻璃样品.利用X射线衍射仪和热膨胀仪等测试了玻璃的结构和物理性质,分析了Ge对玻璃热学性质的影响;利用分光光度计、红外光谱仪等研究了玻璃的光谱性质;综合比较了还原剂铝、镁的除氧效果.最后采用挤压法制备了芯包结构光纤.实验结果表明:镁的除氧效果佳,新型挤压制备工艺和有效提纯技术共同推进了硫系光纤损耗的降低,所获得的Ge-As-Se-Te光纤具有远红外广谱应用的潜能(其透光波长接近12μm).