發(fā)布時(shí)間：2019-09-20 17:30

【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(shí)時(shí)距離傳感、遠(yuǎn)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(diǎn)以及目前中紅外發(fā)光的硫系玻璃材料存在難點(diǎn),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(yuǎn)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(jìn)行了進(jìn)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(xì)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(qiáng)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(jìn)行對比。然后結(jié)合Er~(3+)的能級壽命詳細(xì)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(jì)算和熒光強(qiáng)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(xiàn)】

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本文編號：2538938