本文選題：鋁磷酸鹽玻璃　切入點：鐠離子　出處：《大連工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：稀土摻雜光學玻璃在激光、通信、照明器件等方面具有廣闊的應用前景。其中,鐠離子的4f 2殼層電子構(gòu)型相對簡單,且能級豐富,在紫外、可見和紅外區(qū)域均具有有效的多通道輻射躍遷,這些特性使得鐠離子成為發(fā)光材料中一種極為重要的激活劑而被廣泛研究。同時尋找合適的玻璃基質(zhì)材料,獲得高增益、寬帶寬、緊湊型的光學放大器,使其工作波長向C波段以外區(qū)域擴展是非常必要的。此外,光波導器件產(chǎn)生的超熒光具有很強的方向性,在可見波導光源方面具有廣闊的應用前景�；谶@種考慮,我們設(shè)計制備了Pr3+摻雜的鋁磷酸鹽光學玻璃,測試解析了Pr3+在其中的光學和光譜特性。本工作取得了以下成果:1.采用高溫熔融法制備了適宜拉制光纖且具有高效近紅外發(fā)射的Pr3+摻雜的LCBALP光學玻璃,并對玻璃基質(zhì)進行光學和和光譜測試。根據(jù)Judd-Ofelt理論計算強場參數(shù)t?(t=2,4,6)分別為9.17?10?20 cm2,16.50?10?20 cm2和2.41?10?20cm2。玻璃樣品在488nm波長激發(fā)下具有?1.47?m的近紅外發(fā)射,歸屬于1D2?1G4能級的輻射躍遷,該發(fā)射的最大發(fā)射截面為12.28?10?21 cm2,有效半寬為158 nm,輻射躍遷幾率為719.4 s?1,1D2能級的量子效率值是85.4%。高效的近紅外發(fā)射表明了Pr3+摻雜的LCBALP光學玻璃可實現(xiàn)光信號放大向E+S波段的有效拓展,揭示其具有應用于特殊波段寬帶光纖放大器的潛力,為新型寬帶光學放大器件的探索提供思路。2.采用離子交換技術(shù)制備了支持紅外單模傳輸?shù)腜r3+摻雜的NMAP-1玻璃波導,并對玻璃基質(zhì)進行光學和和光譜測試。根據(jù)Judd-Ofelt理論計算強場參數(shù)t?(t=2,4,6)分別為6.38?10?20 cm2,20.30?10?20 cm2和0.40?10?20 cm2。玻璃樣品可以在442nm激發(fā)下實現(xiàn)1462nm的近紅外發(fā)射,該發(fā)射最大的受激發(fā)射截面處于1468nm波長處,值為1.14?10?20cm2,熒高半高寬為116nm,輻射躍遷幾率為514.0 s?1。結(jié)果表明,其發(fā)射強度及譜帶寬度均滿足紅外波導放大器的要求,具備制作波導器件的潛力。通過離子交換技術(shù),獲得的鐠摻雜NMAP-1玻璃平面光波導可以支持可見多模和紅外單模的光信號傳輸,其折射率的最大改變量為0.0083,可以與傳統(tǒng)的單模光纖的折射率相匹配,能夠?qū)崿F(xiàn)與紅外單模光纖的高效耦合。綜上所述,Pr3+摻雜的NMAP-1玻璃在紅外波導器件方面具有很大的應用潛力。3.采用離子交換技術(shù)制備了支持可見單模傳輸?shù)腜r3+摻雜的NMAP-2玻璃波導,并對玻璃基質(zhì)進行光學和和光譜測試。根據(jù)Judd-Ofelt理論計算強場參數(shù)t?(t=2,4,6)分別為8.04?10?20 cm2,19.85?10?20 cm2和0.54?10?20 cm2。玻璃樣品在443nm激發(fā)下具有597.0nm的可見發(fā)射,歸屬于1D2?3H4能級的輻射躍遷,該發(fā)射的輻射躍遷幾率為824.3 s?1,實驗壽命為144.1?s,1D2能級的量子效率為87.7%,表明了有望實現(xiàn)源自1D2能級的有效發(fā)射。通過離子交換技術(shù),獲得的鐠摻雜NMAP-2玻璃平面光波導可以支持可見單模光的信號傳輸。綜上所述,Pr3+摻雜的NMAP-2玻璃在可見波導光源方面具有很好的應用潛力。本文研究表明具有良好熱穩(wěn)定性的鋁磷酸鹽玻璃是制備特殊波段寬帶光纖放大器和能與可見、紅外單模光纖高效匹配的波導器件的基底材料�；赑r3+摻雜鋁磷酸鹽玻璃的高效近紅外發(fā)射特性和支持可見、紅外單模信號傳輸?shù)男阅?我們相信Pr3+摻雜鋁磷酸鹽光學玻璃將在紅外信號放大和可見波導光源等功能性器件方面大有作為。
[Abstract]:Rare earth doped optical glass in laser communication, and has broad application prospects of lighting devices. Among them, praseodymium ion 4f 2 shell electronic configuration is relatively simple, and abundant energy levels in the ultraviolet, visible and infrared region with multi channel effective radiative transitions, these features make it become a very praseodymium ion activator of important and widely studied in luminescent materials. At the same time to find suitable glass matrix material, high gain, wide bandwidth, compact optical amplifier, the working wavelength to C band outside the regional expansion is very necessary. In addition, optical waveguide devices produce super fluorescence has very strong direction, has a broad application prospect in the visible light waveguide. Based on this consideration, we design the aluminum phosphate optical glass doped with Pr3+ were prepared. The test analysis of the Pr3+ in the optical and spectral characteristics in this work. The following results were obtained: 1. by high temperature melting method suitable for drawing the fiber and has high optical glass LCBALP near infrared emission of Pr3+ doped were prepared, and the optical and spectral test of glass matrix. Calculation of field parameter t according to the theory of Judd-Ofelt? (t=2,4,6) were 9.17? 10? 20 cm2,16.50? 10? 20 cm2 2.41 and? 10? 20cm2. glass samples under 488nm excitation wavelength is 1.47?? near infrared emission of M, belonging to 1D2? 1G4 transition energy level, the maximum emission section of the emission is 12.28? 10? 21 cm2, effective half width is 158 nm, radiative transition probability is 719.4 s? The quantum efficiency of 1,1D2 the energy value is near infrared emission of 85.4%., that LCBALP optical glass doped Pr3+ can realize optical signal amplification to effectively expand the E+S band, and reveals its application in special broadband fiber amplifier potential for new broadband optical amplifier The exploration of ideas by ion NMAP-1.2. glass waveguide supports infrared single-mode doped Pr3+ was prepared and exchange, and optical spectrum test of glass matrix calculation. Strong field parameters of T based on the theory of Judd-Ofelt? (t=2,4,6) were 6.38? 10? 20 cm2,20.30? 10 cm2? 20 and 0.40? 10 20? Cm2. glass sample can achieve near infrared emission of 1462nm under 442nm excitation, the emission maximum of the stimulated emission cross section at 1468nm wavelength was 1.14? 10? 20cm2, high fluorescence FWHM is 116nm, radiative transition probability is 514 s? 1.. The results showed that the emission intensity and band width meet the requirements of infrared waveguide amplifier, with waveguide devices. Through the technology of ion exchange potential, the optical signal transmission of praseodymium doped NMAP-1 glass planar optical waveguide can achieve visible and infrared single-mode multimode support, the biggest change of its refractive index The amount of 0.0083, can be matched with the traditional single-mode fiber refractive index can be achieved with infrared single-mode fiber coupling efficiency. In conclusion, Pr3+ doped NMAP-1 glass.3. has great potential in application by ion NMAP-2 glass waveguide supports visible single-mode transmission doped Pr3+ was prepared in exchange for optical waveguide devices, and optical and spectral test of glass matrix. Calculation of field parameter t according to the theory of Judd-Ofelt? (t=2,4,6) were 8.04? 10? 20 cm2,19.85? 10 cm2? 20 and 0.54? 10? 20 cm2. visible emission glass samples with 597.0nm in 443nm under the excitation, attributable to the 1D2? 3H4 transition energy, radiation the emission transition probability is 824.3 s? 1, the life expectancy of 144.1? S, the quantum efficiency of 1D2 level is 87.7%, that is expected to achieve effective emission from 1D2 level. Through ion exchange technology, praseodymium doped N obtained MAP-2 signal transmission glass planar waveguide can support visible single-mode light. To sum up, Pr3+ doped NMAP-2 glass has good potential application in visible light waveguide. This study shows that with good thermal stability of aluminum phosphate glass is prepared by special broadband fiber amplifier and visible infrared waveguide single-mode optical fiber base material efficient matching. Pr3+ aluminum doped phosphate glass, near infrared emission and visible support based on the performance of the infrared signal transmission mode, we believe that Pr3+ doped aluminum phosphate optical glass will play a great role in the infrared and visible light waveguide signal amplification and other functional devices.

【學位授予單位】：大連工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ171.734

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本文編號：1593562