鎳摻雜透明微晶玻璃的寬帶發(fā)光和光放大

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1、浙江大學碩士學位論文摘要近年來Ni2+摻雜透明微晶玻璃由于在近紅外通訊波段具有超寬帶發(fā)光和較長的熒光壽命等優(yōu)異的光學性能而得到廣泛關注,有望成為新型超寬帶光纖放大器用材料。本文首先概述了透明Ni2+摻雜微晶玻璃的研究進展,展望了其應用前景和今后的研究方向。制備了Ni2+摻雜MgO—A1203一Si02系鎂長石微晶玻璃,MgAl204微晶玻璃和Li20—A1203.Si02系LiAlSi04微晶玻璃,系統(tǒng)研究了Ni2+摻雜微晶玻璃的熱處理條件,微觀結構與光譜性能之問的關系,以提高近紅外寬帶發(fā)光效率,實現(xiàn)超寬帶光放大。研究了Ni2+摻雜玻璃的熱穩(wěn)定性。at(Tx.劭通常用來表征玻璃的熱穩(wěn)定性,

2、△r值越大玻璃的熱穩(wěn)定性就越好。M902A1203一Si02系玻璃的熱穩(wěn)定性較好,△丁在100。C以上。而Li20.A1203.Si02系熱穩(wěn)定性較差,容易析晶。根據(jù)XRD數(shù)據(jù)和謝樂公式,計算了微晶的平均晶粒尺寸。結果表明:玻璃體中析出的微晶的晶粒尺寸均遠小于可見光的波K,因此由微晶而引起的光散射很小,微晶玻璃具有良好的透明性。晶粒尺寸隨熱處理溫度的升高而逐漸增大。玻璃晶化后,吸收光譜向短波長發(fā)生漂移:激活離子Ni2+的局域環(huán)境發(fā)生了變化,NP從玻璃相中進入微晶相,晶體場強度得到增強。吸收光譜表明Ni”在玻璃中源于五配位Ni2+的吸收,而晶化后Ni2+占據(jù)微晶晶格中的八面體格位。Ni2+摻

3、雜玻璃沒有觀察到近紅外的寬帶發(fā)光,而熱處理以后,在980nm波長激光激發(fā)下可以看到覆蓋1000~1600rim波長范圍的熒光。該發(fā)光源于八面體格位Ni2+的3r2(f)斗3A2(f)NNkJ!。進一步證明了Ni2+進入了微晶的晶格當中。首次觀察到了Ni”摻雜MgAl204微晶玻璃的光放大現(xiàn)象。研究了種子光波長和泵浦功率對光增益的影響。結果表明:熒光越強的波段光增益也越大,在1288~13501ma波長范圍內增益隨種子光波長的增加逐漸減小。固定種子光的波長,改變泵浦光的功率,光增益隨泵浦功率呈線性增大。系統(tǒng)研究了熱處理溫度、熱處理時間和鎳摻雜濃度對Li20.A1203.Si02系LiAlSi

4、04微晶玻璃光譜性能的影響。(1)隨熱處理溫度的升高,熒光強度減弱,浙江大學碩士學位論文熒光峰位藍移。(2)隨熱處理時間的延長,熒光強度增強,熒光峰位藍移。(3)隨鎳摻雜濃度的升高,熒光強度降低,熒光峰位紅移。關鍵詞:鎳摻雜;透明微晶玻璃:近紅外超寬帶發(fā)光;光放大浙江大學碩士學位論文AbstractRecently,transparentNiZ+-dopedglass—ceramicshavereceivedmuchattention.Theyexhibitbroadbandemissioninthenearinfraredwavelengthregionovertheopticaltel

5、ecommunicationrangeinthecaseof980amexcitation,andtheyalsopossesslongfluorescentlifetime,theseexcellentpropertiesmakethempromisingasgainmediumforbroadbandopticalamplifiers.TherecentresearchprogressoftransparentNi>-dopedglass—ceramicsisintroducedinthisthesis,andthepotentialapplicationsandthefuturede

6、velopmentoftheluminescentmaterialsarealsodiscussed.NiZ+-dopedpetalite—typecrystallites,MgAl204crystallitesintransparentglass--ceramicsofMgO--A1203--Si02systemandLiAISi04crystallitesintransparentglass—-ceramicsofLi20--A1203—-Si02systemhavebeensuccessfullyprepared.Inordertoincreasetheinfraredbroadba

7、ndluminescentefficienciesofNi2+-dopedglass—ceramicsandrealizebroadbandopticalamplification,thecorrelationamongmicrostructure,heat—treatmentandluminescencebehaviorshavebeensystematiclystudied.Thethermalstabilities

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