本文關(guān)鍵詞：波導(dǎo)制備用鉺鐿摻雜磷酸鹽光學(xué)玻璃的熔制和性質(zhì)表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過去的數(shù)十年中,光波導(dǎo)作為集成光學(xué)器件里最基礎(chǔ)而不可或缺的部件,受到了越來越多的關(guān)注。以玻璃為基礎(chǔ)的光學(xué)器件與其他技術(shù)相比有很多優(yōu)勢(shì),比如在近紅外區(qū)域有較低的本征吸收,與光纖之間有較小的耦合損耗,和晶體材料相比沒有材料本征雙折射等等。磷酸鹽玻璃被認(rèn)為是制作波導(dǎo)的優(yōu)異基質(zhì),主要是因?yàn)橄噍^于其他氧化物玻璃它具有較高的稀土溶解度。這可以使得在沒有明顯降低壽命的前提下增加稀土摻雜濃度,從而獲得高信號(hào)增益。熱離子交換法被廣泛地應(yīng)用于制備低損耗波導(dǎo),相比于其他制備技術(shù)如化學(xué)蒸汽沉淀法和光刻寫,它具有很多優(yōu)勢(shì),比如高穩(wěn)定性,可規(guī)�；a(chǎn),易制備單模波導(dǎo),在不同的波導(dǎo)寬度下都有較低的雙折射。本工作制備了一種Er~(3+)/Yb~(3+)共摻的堿性鋁磷酸鹽玻璃,并對(duì)它進(jìn)行了一系列的測(cè)試。取得了如下成果:1.設(shè)計(jì)并制備了堿性鋁磷酸鹽玻璃,由NaPO_3、Mg(PO_3)_2、Al_2O_3、Al(PO_3)_3粉末根據(jù)摩爾比67:4:4:25制成,簡稱NMAP玻璃。在此基礎(chǔ)上,摻入了2.0wt%Er_2O_3和4.0wt%Yb_2O_3。通過阿基米德法測(cè)得了玻璃樣品的密度,通過Metricon 2010棱鏡耦合儀測(cè)得了玻璃樣品的折射率。使用WCR-2D差熱分析儀測(cè)得了玻璃樣品的DTA曲線,表征了玻璃樣品的熱學(xué)性能,并得到了其轉(zhuǎn)變溫度。2.對(duì)Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃樣品進(jìn)行了熱離子交換,即將玻璃樣品放在熔融的KNO_3溶鹽中,置于390℃的溫度下保溫2小時(shí)。利用有效擴(kuò)散系數(shù)對(duì)熱離子交換進(jìn)行了表征,計(jì)算得到的有效擴(kuò)散系數(shù)De為0.110mm2/min,這表明了熱離子交換在該玻璃樣品中得到了充分地進(jìn)行。對(duì)Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃樣品進(jìn)行了光學(xué)測(cè)試。玻璃樣品的折射率分布情況由Metricon 2010棱鏡耦合儀測(cè)得。玻璃樣品在632.8 nm下表面的折射率n0和基質(zhì)的折射率nsub分別為1.5262、1.5182,最大的折射率差值為0.008。并測(cè)得了玻璃樣品的吸收光譜和發(fā)射光譜。3.對(duì)Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃樣品進(jìn)行了Judd-Oflet理論計(jì)算。Er~(3+)的J-O強(qiáng)度參數(shù)Ω_t(t=2,4,6)分別為為5.47′10~(-20),1.34′10~(-20),0.81′10~(-20)cm~2。誤差的均方根為δ_(rms)為2.79′10~(-7),表明這個(gè)計(jì)算過程是可靠的。這些數(shù)據(jù)表明在磷酸鹽玻璃中,Er~(3+)處于一個(gè)強(qiáng)的反演非對(duì)稱和共價(jià)環(huán)境。另外,本NMAP玻璃的Ω4/Ω6值為1.65,這個(gè)比值較大,表明該玻璃具有很好的光學(xué)特性。4.利用J-O參數(shù)和Er~(3+)的約化矩陣元的平方,計(jì)算了NMAP玻璃中Er~(3+)的自發(fā)躍遷參數(shù),主要包括自發(fā)輻射躍遷幾率A,熒光分支比β,發(fā)射壽命τ_(rad)。對(duì)Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP樣品的信號(hào)增益進(jìn)行了計(jì)算。增益譜G(λ,p)可由如下式子計(jì)算得出,G(λ,p)=10log_(10)exp{N[pδ_e(λ)-(1-p)δ_a(λ)]L}。在1.53μm激發(fā)下,當(dāng)~4I_(13/2)能級(jí)Er~(3+)所占比例分別為0.8和1.0時(shí),去除損耗后的理想凈增益分別為2.97 dB/cm和4.77dB/cm。
【關(guān)鍵詞】：鉺鐿共摻 磷酸鹽玻璃 鉀鈉離子交換 光波導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN252
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-11
• 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9
• 1.2 主要工作簡介9-11
• 第二章 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻磷酸鹽玻璃的理論基礎(chǔ)11-31
• 2.1 稀土元素概述11-19
• 2.1.1 稀土發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)12-13
• 2.1.2 稀土離子的電子組態(tài)13-15
• 2.1.3 稀土離子的能級(jí)15-16
• 2.1.4 稀土元素的能量傳遞16-17
• 2.1.5 稀土元素的發(fā)光規(guī)律17-18
• 2.1.6 稀土離子的吸收、激發(fā)和發(fā)射光譜18-19
• 2.2 磷酸鹽玻璃概述19
• 2.3 離子交換法19-20
• 2.3.1 離子交換原理19-20
• 2.3.2 K~+-Na~+交換的優(yōu)點(diǎn)20
• 2.3.3 K~+-Na~+交換的缺點(diǎn)20
• 2.4 J-O理論與光譜參數(shù)的計(jì)算20-22
• 2.5 Metrion 2010 棱鏡耦合儀22-26
• 2.5.1 工作原理22-23
• 2.5.2 設(shè)備安裝23-25
• 2.5.3 操作步驟25-26
• 2.6 原子力顯微鏡26-31
• 2.6.1 原子力顯微鏡的原理27-29
• 2.6.2 原子力顯微鏡的工作模式29-30
• 2.6.3 原子力顯微鏡的優(yōu)勢(shì)與不足30-31
• 第三章 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃的制備和測(cè)試31-34
• 3.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃的制備31-32
• 3.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃的密度與折射率測(cè)試32
• 3.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃的差熱測(cè)試與光譜測(cè)試32-34
• 第四章 Er~(3+)/Yb~(3+)共摻NMAP玻璃的測(cè)試結(jié)果和討論34-44
• 4.1 玻璃樣品的熱學(xué)性質(zhì)分析34-35
• 4.2 玻璃樣品的有效擴(kuò)散系數(shù)35
• 4.3 玻璃樣品的發(fā)射光譜35-38
• 4.4 玻璃樣品的吸收光譜和J-O計(jì)算38-40
• 4.5 玻璃樣品的吸收與發(fā)射截面40-41
• 4.6 玻璃樣品制備光波導(dǎo)41-42
• 4.7 玻璃樣品的信號(hào)增益42-44
• 第五章 結(jié)論與展望44-46
• 5.1 結(jié)論44-45
• 5.2 展望45-46
• 參考文獻(xiàn)46-52
• 本文的研究特色和創(chuàng)新之處52-53
• 致謝53-54
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文54

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李善鋒;張敏;彭揚(yáng);張慶瑜;趙明山;;Rate equation model analysis on the infrared and upconversion emission of Er/Yb co-doped borate-silicate glass[J];Journal of Rare Earths;2010年02期

2 鄭志強(qiáng);梁浩;明海;張其錦;謝建平;;摻釹聚甲基丙烯酸甲酯的光學(xué)特性(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Physics;2006年03期

3 雷紅兵,歐海燕,楊沁清,胡雄偉,余金中,王啟明;平面陣列光學(xué)波導(dǎo)模式特性及其光強(qiáng)傳輸分析[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2000年05期

  本文關(guān)鍵詞：波導(dǎo)制備用鉺鐿摻雜磷酸鹽光學(xué)玻璃的熔制和性質(zhì)表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：419835