Dy 3+ 摻雜Ga-Sb-La-S新型硫系玻璃和光纖制備及中紅外發(fā)光特性
發(fā)布時間：2021-07-22 06:56
制備了一系列新型Ga2S3-Sb2S3-La2S3硫系玻璃,研究了玻璃的熱學(xué)和光學(xué)性能;向優(yōu)化的玻璃中摻雜Dy3+,研究了玻璃的中紅外發(fā)光性能;基于優(yōu)化的玻璃組成,拉制了纖芯/包層結(jié)構(gòu)光纖,評估了其作為中紅外激光增益介質(zhì)的潛力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃具有寬的紅外透過范圍（約0.7～13.6μm）和高的線性折射率（約2.655～2.707）,組成為20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3的玻璃具有最佳的抗析晶熱穩(wěn)定性。Dy3+摻雜的玻璃在2.95μm和4.40μm具有較高的發(fā)光量子效率和較大的受激發(fā)射截面。拉制的20Ga<...
【文章來源】：硅酸鹽通報. 2020,39(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光譜(樣品厚度為2 mm)
圖1 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光譜(樣品厚度為2 mm)表2 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的密度(d)、短波吸收邊(λS)、長波截止邊(λL)和5 μm處的折射率(n5μm)Table 2 Density (d), urbach edge (λS), infrared edge (λL), linear refractive index at 5 μm (n5μm),of 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3 glasses x d±0.005/(g/cm3) λS±1/nm λL±0.01/μm n5μm±0.001 0 4.081 775 13.68 2.707 1 4.087 760 13.65 2.691 3 4.094 735 13.64 2.677 5 4.103 726 13.61 2.664 7 4.112 697 13.58 2.655
式中,Ri=pi/K(K是常數(shù))是組成元素的摩爾折射度;χi是組成元素的摩爾百分比;M是玻璃的摩爾質(zhì)量。當(dāng)La2S3替代部分Sb2S3時,玻璃的電極化率降低,而M/d幾乎無變化,因此玻璃的折射率隨之降低。為研究Dy3+摻雜Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃在3～5 μm的中紅外發(fā)光,選擇抗析晶熱穩(wěn)定性最佳的20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3作為基質(zhì)玻璃,摻雜不同質(zhì)量濃度(wt%)Dy3+,制備了一系列玻璃樣品。圖3(a)顯示了不同Dy3+摻雜濃度玻璃的吸收光譜,圖中給出了每個吸收峰對應(yīng)的從Dy3+基態(tài)6H15/2到激發(fā)態(tài)的躍遷。從圖中可觀察到玻璃在1.3 μm波長附近具有較強(qiáng)的吸收,表明在該波長附近能夠?qū)ΣＡе械腄y3+進(jìn)行高效激發(fā)。在1.32 μm連續(xù)激光激發(fā)下,測試了其2.6～5.4 μm的中紅外發(fā)射譜,如圖3(b)所示。從圖中可觀察到2個較強(qiáng)的發(fā)射峰分別位于2.95 μm和4.40 μm附近,這兩個發(fā)射峰分別歸屬于6H13/2→6H15/2和6H11/2→6H13/2 躍遷,如圖3(b)中的插圖所示。當(dāng)Dy3+摻雜含量達(dá)到0.80wt%時,樣品的發(fā)光最強(qiáng);當(dāng)Dy3+摻雜含量小于0.80wt%時,樣品的發(fā)光隨著Dy3+摻雜濃度的增加而增強(qiáng),其主要原因是Dy3+數(shù)量增加,使得其發(fā)光增強(qiáng);當(dāng)Dy3+摻雜含量大于0.80wt%時,樣品的發(fā)光隨著Dy3+摻雜濃度的增加而減弱,這是因?yàn)镈y3+摻雜濃度過高發(fā)生了濃度猝滅[20]。此外,還觀察到2.95 μm發(fā)射峰位置隨著Dy3+摻雜濃度的增加向長波方向移動,其主要原因是樣品的6H15/2→6H13/2(2.85 μm)吸收譜與6H13/2→6H15/2(2.95 μm)發(fā)射譜重疊,產(chǎn)生自吸收現(xiàn)象,當(dāng)摻雜濃度增加時,其自吸收現(xiàn)象會加重,導(dǎo)致發(fā)射峰位置紅移[20]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫系玻璃光纖的研究進(jìn)展[J]. 周鵬,劉永華,趙華,曹亞帥. 硅酸鹽通報. 2017(S1)
[2]稀土摻雜硫系光纖中紅外發(fā)光的研究進(jìn)展[J]. 劉自軍,卞俊軼,黃炎,徐鐵峰,王訓(xùn)四,戴世勛. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(02)
[3]光纖抽運(yùn)2.0～5.5μm光譜平坦型中紅外超連續(xù)譜光源[J]. 殷科,張斌,蔡振,劉廣琛,侯靜. 中國激光. 2016(12)
本文編號：3296676
【文章來源】：硅酸鹽通報. 2020,39(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光譜(樣品厚度為2 mm)
圖1 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的透射光譜(樣品厚度為2 mm)表2 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3玻璃的密度(d)、短波吸收邊(λS)、長波截止邊(λL)和5 μm處的折射率(n5μm)Table 2 Density (d), urbach edge (λS), infrared edge (λL), linear refractive index at 5 μm (n5μm),of 20Ga2S3-(80-x)Sb2S3-xLa2S3 glasses x d±0.005/(g/cm3) λS±1/nm λL±0.01/μm n5μm±0.001 0 4.081 775 13.68 2.707 1 4.087 760 13.65 2.691 3 4.094 735 13.64 2.677 5 4.103 726 13.61 2.664 7 4.112 697 13.58 2.655
式中,Ri=pi/K(K是常數(shù))是組成元素的摩爾折射度;χi是組成元素的摩爾百分比;M是玻璃的摩爾質(zhì)量。當(dāng)La2S3替代部分Sb2S3時,玻璃的電極化率降低,而M/d幾乎無變化,因此玻璃的折射率隨之降低。為研究Dy3+摻雜Ga2S3-Sb2S3-La2S3玻璃在3～5 μm的中紅外發(fā)光,選擇抗析晶熱穩(wěn)定性最佳的20Ga2S3-75Sb2S3-5La2S3作為基質(zhì)玻璃,摻雜不同質(zhì)量濃度(wt%)Dy3+,制備了一系列玻璃樣品。圖3(a)顯示了不同Dy3+摻雜濃度玻璃的吸收光譜,圖中給出了每個吸收峰對應(yīng)的從Dy3+基態(tài)6H15/2到激發(fā)態(tài)的躍遷。從圖中可觀察到玻璃在1.3 μm波長附近具有較強(qiáng)的吸收,表明在該波長附近能夠?qū)ΣＡе械腄y3+進(jìn)行高效激發(fā)。在1.32 μm連續(xù)激光激發(fā)下,測試了其2.6～5.4 μm的中紅外發(fā)射譜,如圖3(b)所示。從圖中可觀察到2個較強(qiáng)的發(fā)射峰分別位于2.95 μm和4.40 μm附近,這兩個發(fā)射峰分別歸屬于6H13/2→6H15/2和6H11/2→6H13/2 躍遷,如圖3(b)中的插圖所示。當(dāng)Dy3+摻雜含量達(dá)到0.80wt%時,樣品的發(fā)光最強(qiáng);當(dāng)Dy3+摻雜含量小于0.80wt%時,樣品的發(fā)光隨著Dy3+摻雜濃度的增加而增強(qiáng),其主要原因是Dy3+數(shù)量增加,使得其發(fā)光增強(qiáng);當(dāng)Dy3+摻雜含量大于0.80wt%時,樣品的發(fā)光隨著Dy3+摻雜濃度的增加而減弱,這是因?yàn)镈y3+摻雜濃度過高發(fā)生了濃度猝滅[20]。此外,還觀察到2.95 μm發(fā)射峰位置隨著Dy3+摻雜濃度的增加向長波方向移動,其主要原因是樣品的6H15/2→6H13/2(2.85 μm)吸收譜與6H13/2→6H15/2(2.95 μm)發(fā)射譜重疊,產(chǎn)生自吸收現(xiàn)象,當(dāng)摻雜濃度增加時,其自吸收現(xiàn)象會加重,導(dǎo)致發(fā)射峰位置紅移[20]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫系玻璃光纖的研究進(jìn)展[J]. 周鵬,劉永華,趙華,曹亞帥. 硅酸鹽通報. 2017(S1)
[2]稀土摻雜硫系光纖中紅外發(fā)光的研究進(jìn)展[J]. 劉自軍,卞俊軼,黃炎,徐鐵峰,王訓(xùn)四,戴世勛. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(02)
[3]光纖抽運(yùn)2.0～5.5μm光譜平坦型中紅外超連續(xù)譜光源[J]. 殷科,張斌,蔡振,劉廣琛,侯靜. 中國激光. 2016(12)
本文編號：3296676
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