Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃。研究了P^(5+)和Al^(3+)的引入对Yb^(3+)掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱,以及Yb4d电子结合能的影响,并初步探索了其机理。研究结果表明,Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O2-→Yb^(3+)的电荷迁移吸收,其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb^(3+)的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下,引入Al^(3+)会引发石英玻璃中Yb^(3+)还原为Yb2+,其典型的吸收峰位于330 nm处;然而,在Al^(3+)/Yb^(3+)共掺的基础上再引入P^(5+),且P^(5+)/Al^(3+)摩尔比大于1时,可以有效抑制Yb2+的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb^(3+)激发态向基态跃迁的结果,可见发光(525 nm)归因于Yb2+的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb^(3+)掺杂光纤具有一定的指导意义。

基于溶胶-凝胶和激光熔融法制备掺镱石英玻璃

掺镱石英基玻璃是研究高功率光纤激光器用增益光纤的核心材料.本文采用正硅酸乙酯TEOS,AlCl_3,YbCl_3·6H_2O作为前驱体的溶胶-凝胶法制备掺杂石英粉体,利用激光烧结技术制备出高纯镱离子掺杂石英玻璃.实验测试结果表明:通过控制高温处理时合理的温度制度,可有效地排除干凝胶的水分和有机物,制备出的玻璃样品没有出现析晶现象,并表现出良好的光学特性.这些实验结果对未来拉制高性能镱离子掺杂光纤,以及研制高功率激光器都具有重要意义.

Er_(2)O_(3)和La_(2)O_(3)含量对掺Er溶胶-凝胶石英玻璃光谱性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备了掺杂不同Er^(3+)离子摩尔分数的石英玻璃和0.5%Er_(2)O_(3)和不同La^(3+)离子摩尔分数共掺杂的石英玻璃。通过1.5μm的荧光光谱发现,Er/Al共掺杂石英玻璃的最佳Er_(2)O_(3)掺杂摩尔分数为0.5%。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了Al^(3+)、La^(3+)和Er^(3+)共掺杂石英玻璃的结构,并通过吸收光谱和荧光光谱分析了其光谱特性。结果表明,La_(2)O_(3)可以解聚玻璃网络,从而起到网络改性剂的作用。利用Er^(3+)掺杂玻璃的吸收光谱计算出了Judd-Ofelt参数,进而预测了La_(2)O_(3)含量的影响。随着La^(3+)离子掺杂量的增加,样品的荧光强度、荧光寿命和σ_(ems)×τ_(f)增加。这些结果表明,La/Al/Er共掺杂石英玻璃是开发光学器件潜在的有用材料。

溶胶-凝胶法制备Al^(3+)、Yb^(3+)掺杂石英光纤纤芯的研究

以正硅酸乙酯、氯化铝和氯化镱为前驱体,用溶胶-凝胶法制备了Al3+、Yb3+掺杂石英光纤纤芯。采用ICP-AES分析发现:碱催化的掺杂硅凝胶上下层组分存在较大差异,酸催化条件能够消除组分差异。将酸催化溶胶经凝胶化、热处理、玻璃化、光学加工,获得了φ2.5 mm×50 mm的芯棒。测试2 mm厚芯棒玻璃的光谱和荧光寿命,1020 nm的荧光寿命为896μs,羟基含量为0.4×10-6,并通过显微拉曼光谱分析玻璃结构。采用管棒法制备预制棒,2000℃高温拉制了Al3+、Yb3+掺杂单包层石英光纤。用光纤折射率分布测试仪测得纤芯折射率波动Δn小于2×10-4,表明纤芯具有良好的光学均匀性。本研究结果提供了一种大模场掺镱石英光纤纤芯材料的制备方法,并为溶胶-凝胶法制备均匀多组分材料的研究提供了理论参考。

结构弛豫对Al3+/Yb3+共掺石英玻璃结构和性能的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al^3＋/Yb^3＋共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度（Tg）以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al^3＋/Yb^3＋共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外（FTIR）、Raman光谱、核磁共振等结构分析手段探索其影响机理。结果表明：当退火温度为900℃时,随着退火时间增加,Al^3＋/Yb^3＋掺杂石英玻璃的折射率逐渐增大,紫外吸收边逐渐蓝移,Yb^3＋离子的吸收和发射截面逐渐下降,退火200 h后Yb^3＋离子出现2个荧光寿命;在Tg温度以下退火,玻璃的非晶态特征和Al的配位数不会发生明显变化;玻璃的假想温度及结构混乱度随退火时间增加逐渐下降。

超大尺寸脉冲氙灯材料与工艺的研究

本文介绍了超大尺寸脉冲氤灯重要材料和关键工艺的研究。

900 nm波段关键激光材料研究进展

Nd^(3+)900 nm激光可用于泵浦掺Yb^(3+)激光材料和大气探测,其倍频产生的深蓝激光在面向水下通信、原子冷却、生物医学、激光存储、激光显示及激光加工等领域具有重大意义,但实现Nd^(3+)900 nm激光必须要解决Nd^(3+)1060 nm跃迁竞争的问题。本文介绍了各类掺Nd^(3+)激光材料900 nm激光的研究发展历程,并简单总结了抑制1060 nm激光的方法。结合本课题组研究工作,指出进一步提高Nd^(3+)900 nm激光输出功率,关键是保证较低浓度猝灭几率并提高材料自身900 nm荧光分支比。通过向Nd^(3+)石英玻璃中掺入非氧阴离子基团调节Nd^(3+)微观配位环境,大大提高了Nd^(3+)900 nm荧光分支比,将该玻璃拉制成芯包比为20/125μm光纤,初步主振荡功率放大实验结果显示,该光纤对1060 nm放大的自发辐射具有很好的抑制效果,为实现Nd^(3+)900 nm高功率激光输出提供了新的技术方案。