【摘要】：中紅外波段激光可以應(yīng)用在很多重要的領(lǐng)域,如實時距離傳感、遠程探測以及軍事干擾對抗等方面。以半導(dǎo)體激光器泵浦稀土離子摻雜的低聲子導(dǎo)光材料是獲得中紅外發(fā)光的一種有效方式。本文首先總結(jié)了硫系玻璃的分類特點以及目前中紅外發(fā)光的硫系玻璃材料存在難點,列舉出近期國內(nèi)外在稀土離子摻雜的硫系玻璃中紅外發(fā)光方面的研究概況,并且歸納了各種影響硫系玻璃在中紅外波段發(fā)光效率的主要因素。本文的工作以Ga-Sb-S硫系玻璃作為基礎(chǔ)基質(zhì),Ga-Sb-S系統(tǒng)可以形成比較穩(wěn)定的玻璃,而且其聲子能量顯著低于目前被廣泛使用研究的Ge-基和As-基的硫系玻璃。首先采用真空熔融淬冷法制備GaSb40-S60硫系玻璃樣品,并通過Archimedes法、X射線衍射、熱膨脹系數(shù)分析、可見/近紅外光譜吸收度與透過率、中遠紅外光譜透過率以及Raman散射光譜等研究了硫系玻璃樣品的基本物理、結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和光學(xué)性能。歸納了該類硫系玻璃的光學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)系并討論其作為稀土摻雜基質(zhì)的可行性。在基質(zhì)方面還通過添加鹵化物進行了進一步的性能優(yōu)化,探究了鹵化物的添加對材料熱學(xué)和光學(xué)性能的影響。然后摻入Er~(3+)離子作為發(fā)光中心,詳細研究了 Er~(3+)離子在Ga-Sb-S系列硫系玻璃中的發(fā)光性質(zhì)。探究了玻璃的結(jié)構(gòu)、組分對稀土離子在材料中發(fā)光性質(zhì)的影響。Ga-Sb-S中存在[SbS_3]三角錐結(jié)構(gòu)和[GaS_4]四面體結(jié)構(gòu),其中[GaS_4]四面體結(jié)構(gòu)有利于稀土離子的溶解與發(fā)光。然而,過量的Er~(3+)加入玻璃后,會形成大量的Er-S鍵,使Er~(3+)離子發(fā)生聚集并引發(fā)濃度猝滅效應(yīng),抑制了 Er~(3+)離子的輻射強度。為了增加Er~(3+)離子在中紅外區(qū)域的發(fā)光效率,引入了 Pr~(3+)作為敏化離子并在808 nm激光的激發(fā)下測試了 Er~(3+)、Pr~(3+)共摻樣品的紅外發(fā)射光譜并與Er~(3+)單摻的樣品進行對比。然后結(jié)合Er~(3+)的能級壽命詳細討論了 Er~(3+)和Pr~(3+)之間的能量傳遞,闡明了引入Pr~(3+)后對Er~(3+)輻射變化影響的內(nèi)在原因。接下來分別以AgI、CsI和PbI_2為添加,以Dy~(3+)作為發(fā)光中心來探討不同鹵化物的引入對稀土離子發(fā)光特性的影響,通過對吸收光譜的分析、Judd-Ofelt參數(shù)的計算和熒光強度的對比分析了稀土離子周圍局部結(jié)構(gòu)環(huán)境的變化。最后總結(jié)了本文所研究材料的潛在應(yīng)用并瞻望了該領(lǐng)域以后的發(fā)展方向和研究前景。
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ171.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許彥濤;郭海濤;閆興濤;陸敏;林傲祥;李福;楊建峰;湛歡;;低損耗As-S玻璃光纖的制備與應(yīng)用研究[J];無機材料學(xué)報;2015年01期

2 李響潭;劉雪強;張麗艷;胡麗麗;張軍杰;;Emission enhancement in Er~(3+)/Pr~(3+)-codoped germanate glasses and their use as a 2.7-μm laser material[J];Chinese Optics Letters;2013年12期

3 常芳娥;唐博博;朱滿;高阿紅;張龍;堅增運;;CsCl對Ge_(23)Se_(67)Sb_(10)紅外玻璃組織和性能的影響[J];功能材料;2013年14期

4 孫杰;聶秋華;戴世勛;吳禮剛;宋寶安;陳飛飛;王國祥;徐鐵峰;;OH~-對Er~(3+)摻雜Ge-Ga-S-CsI玻璃中紅外熒光特性的影響[J];無機材料學(xué)報;2011年08期

5 郭海濤;陳紅燕;陸敏;彭波;林傲祥;王永前;;基于Raman光譜的GeS_2-Sb_2S_3-CdS硫系玻璃結(jié)構(gòu)研究[J];硅酸鹽學(xué)報;2010年11期

6 黃正裕;戴世勛;孫高海;徐鐵峰;聶秋華;沈祥;王訓(xùn)四;;Er~(3+)摻雜Ge-Ga-S-KBr硫鹵玻璃的中紅外發(fā)光和多聲子弛豫的研究[J];光子學(xué)報;2010年08期

7 肖海燕;林常規(guī);陶海征;龔躍球;臧浩春;;全光開關(guān)用硫系玻璃研究進展[J];玻璃與搪瓷;2008年01期

8 楊志勇;羅瀾;陳瑋;;稀土摻雜固體發(fā)光材料的光譜分析[J];光學(xué)學(xué)報;2007年04期

9 蘇旭;劉濤;張剛;陳興國;秦金貴;陳創(chuàng)天;;中紅外波段二階非線性光學(xué)晶體材料研究進展[J];無機化學(xué)學(xué)報;2006年07期

10 任國光;黃裕年;;用激光紅外干擾系統(tǒng)保護軍用和民航機[J];激光與紅外;2006年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 徐會娟;低損耗硫系玻璃光纖制備的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];寧波大學(xué);2014年

2 高暢;Ge-Ga-S-KX（X=Cl，，Br，I）體系硫鹵玻璃的制備非線性光學(xué)性能研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

本文編號：2538938