發(fā)布時(shí)間：2021-02-05 21:10

　　鉍（Bi）激光玻璃與光纖已成為新一代激光介質(zhì),在超寬帶光放大器及可調(diào)諧激光器領(lǐng)域展示出重大潛力。但傳統(tǒng)Bi玻璃的近紅外發(fā)光多集中于O波段（1260-1360 nm）之前,難以拓展到重要的S（1460-1530 nm）,C（1530-1565 nm）,L（1565-1625 nm）及U（1625-1675 nm）通信波段。實(shí)現(xiàn)Bi在石英低損耗窗口的寬帶發(fā)光有助于通過(guò)單種元素?fù)诫s在單一波長(zhǎng)下實(shí)現(xiàn)整個(gè)光通信窗口的光放大。這種超寬帶光放大器的實(shí)現(xiàn)有可能從根本上突破現(xiàn)代通信系統(tǒng)的速率和容量瓶頸。除此,目前鉍摻雜玻璃面臨發(fā)光弱、Bi分布不均勻及熱猝滅嚴(yán)重等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)高效、超寬和發(fā)光中心穩(wěn)定的Bi近紅外發(fā)光將有助于從根本上解決Bi激光介質(zhì)的增益及帶寬問(wèn)題,為覆蓋整個(gè)近紅外區(qū)域可調(diào)諧激光器的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。針對(duì)Bi激活玻璃與光纖存在的這些關(guān)鍵問(wèn)題,我們?cè)O(shè)計(jì)、制備并研究了一系列Bi摻雜多組分玻璃。本文取得的研究成果如下:（a）解決了Bi摻雜玻璃發(fā)光效率低的問(wèn)題。我們首次提出通過(guò)氮化物摻雜結(jié)合玻璃局域結(jié)構(gòu)剪裁實(shí)現(xiàn)了超低Bi摻雜濃度下發(fā)光的強(qiáng)化和穩(wěn)定。氮化物摻雜不僅使得Bi近紅外發(fā)光被提升1000倍,還大大強(qiáng)... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 寬帶光放大用玻璃概述
    1.2 典型近紅外玻璃簡(jiǎn)介
        1.2.1 稀土激活近紅外玻璃
        1.2.2 過(guò)渡金屬離子激活近紅外玻璃
        1.2.3 量子點(diǎn)激活近紅外玻璃
        1.2.4 主族元素激活近紅外材料
        1.2.5 Bi激活近紅外玻璃研究進(jìn)展
        1.2.6 Bi激活光纖與激光概述
        1.2.7 Bi激活玻璃/光纖存在的問(wèn)題
    1.3 本課題的來(lái)源及提出
        1.3.1 本課題的來(lái)源
        1.3.2 本課題的提出
第2章 樣品的制備與表征
    2.1 樣品的制備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.3 制備流程
    2.2 樣品的測(cè)試設(shè)備及參數(shù)
        2.2.1 X射線衍射
        2.2.2 X射線光電子能譜
        2.2.3 透射光譜
        2.2.4 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熒光光譜
        2.2.5 核磁共振譜
        2.2.6 拉曼光譜
        2.2.7 傅里葉紅外譜
        2.2.8 電子探針顯微分析
        2.2.9 折射率測(cè)試
第3章 高Bi摻雜濃度下O波段玻璃單帶發(fā)光的增強(qiáng)
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 樣品制備
        3.2.2 樣品表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 光學(xué)特性表征及機(jī)理分析
        3.3.2 玻璃結(jié)構(gòu)特性表征
        3.3.3 熒光壽命表征
        3.3.4 玻璃均勻性表征及分析
        3.3.5 典型高共價(jià)性還原劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超低Bi摻雜濃度下O波段玻璃單帶發(fā)光的增強(qiáng)
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 樣品制備
        4.2.2 樣品表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氮化鋁對(duì)發(fā)光的增強(qiáng)及低Bi濃度摻雜的優(yōu)勢(shì)
        4.3.2 氮化鋁濃度對(duì)Bi近紅外發(fā)光和吸收的增強(qiáng)規(guī)律
        4.3.3 氮化鋁對(duì)Bi可見(jiàn)光的影響
        4.3.4 氮化鋁對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)的影響
        4.3.5 氮化鋁對(duì)玻璃均勻性的影響
        4.3.6 氮化鋁誘導(dǎo)Bi近紅外中心的模型
        4.3.7 氮化鋁對(duì)超低Bi濃度摻雜硼/磷玻璃發(fā)光的優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 碳化物誘導(dǎo)Bi摻雜玻璃的O-U波段多模式發(fā)光
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 樣品表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 SiC對(duì) Bi摻雜玻璃吸收的影響
        5.3.2 SiC誘導(dǎo)Bi多中心及其室溫光譜特征
        5.3.3 Bi近紅外發(fā)光的寬幅可調(diào)特征
        5.3.4 Bi低溫光譜及熒光壽命表征
        5.3.5 SiC對(duì) Bi摻雜玻璃結(jié)構(gòu)的影響
        5.3.6 SiC誘導(dǎo)新型Bi近紅外中心機(jī)理
        5.3.7 新型Bi近紅外發(fā)光的優(yōu)勢(shì)
        5.3.8 新型Bi玻璃與高Bi濃度摻雜玻璃發(fā)光的對(duì)比
        5.3.9 Bi摻雜硼鍺/硅鍺玻璃的新穎寬帶近紅外發(fā)光
    5.4 本章小結(jié)
第6章 氮化物誘導(dǎo)Bi摻雜玻璃的O-U波段多模式發(fā)光
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 樣品制備
        6.2.2 樣品表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 Bi-氮化物摻雜玻璃的室溫光譜表征
        6.3.2 Bi-氮化物摻雜玻璃的熒光衰減曲線
        6.3.3 Bi摻雜濃度對(duì)光譜、XRD的影響
        6.3.4 Bi近紅外發(fā)光的熱猝滅特性
        6.3.5 新型Bi近紅外發(fā)光的可能歸屬
        6.3.6 Bi-氮化物摻雜玻璃中Bi發(fā)光的優(yōu)勢(shì)
        6.3.7 Bi摻雜硅/硼/磷鍺酸鹽玻璃中的發(fā)光特性
    6.4 本章小結(jié)
第7章 氧化鍺對(duì)Bi摻雜硼鍺酸鹽玻璃多模式發(fā)光的影響
    7.1 前言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 樣品制備
        7.2.2 樣品表征
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 硼酸鹽、硼鍺酸鹽和氮化物摻雜的硼鍺酸鹽玻璃光譜對(duì)比
        7.3.2 Bi摻雜硼鍺酸鹽玻璃的可調(diào)近紅外發(fā)射
        7.3.3 氧化鍺對(duì)于Bi吸收特性的影響
        7.3.4 氧化鍺對(duì)Bi激發(fā)譜及熒光壽命的影響
        7.3.5 氧化鍺含量對(duì)Bi摻雜玻璃結(jié)構(gòu)的影響
        7.3.6 Bi摻雜硼鍺酸鹽玻璃的均勻性表征
        7.3.7 Bi摻雜新型硼鍺酸鹽玻璃與傳統(tǒng)多組分玻璃的光譜對(duì)比
    7.4 本章小結(jié)
第8章 氟化鋇對(duì)Bi摻雜鍺酸鹽玻璃多模式發(fā)光的影響
    8.1 前言
    8.2 實(shí)驗(yàn)部分
        8.2.1 樣品制備
        8.2.2 樣品表征
    8.3 結(jié)果與討論
        8.3.1 氟化物對(duì)Bi發(fā)射譜的影響
        8.3.2 不同發(fā)射波長(zhǎng)的激發(fā)譜對(duì)比
        8.3.3 氟化物濃度對(duì)Bi吸收的影響
        8.3.4 二維激發(fā)-發(fā)射譜表征
        8.3.5 氟化物對(duì)熒光壽命的影響
        8.3.6 氟化物對(duì)樣品紅外和拉曼譜的影響
        8.3.7 氟化物對(duì)樣品鋁核磁譜的影響
        8.3.8 氟化物影響B(tài)i近紅外發(fā)光的機(jī)理探討
    8.4 本章小結(jié)
第9章 O-U波段發(fā)光Bi摻雜光纖的制備及熒光特性
    9.1 前言
    9.2 實(shí)驗(yàn)部分
        9.2.1 樣品制備
        9.2.2 樣品表征
    9.3 結(jié)果與討論
        9.3.1 Bi摻雜玻璃光纖的芯層組分優(yōu)化
        9.3.2 Bi摻雜玻璃光纖的芯層和包層折射率匹配
        9.3.3 Bi摻雜玻璃光纖的制備流程
        9.3.4 Bi摻雜玻璃光纖的端面元素分布
        9.3.5 Bi摻雜玻璃光纖的結(jié)構(gòu)表征
        9.3.6 Bi摻雜鍺酸鹽玻璃光纖的光譜表征
    9.4 本章小結(jié)
第10章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]In situ instant generation of an ultrabroadband near-infrared emission center in bismuth-doped borosilicate glasses via a femtosecond laser[J]. LIPING WANG,JIANGKUN CAO,YAO LU,XIAOMAN LI,SHANHUI XU,QINYUAN ZHANG,ZHONGMIN YANG,MINGYING PENG.  Photonics Research. 2019(03)
[2]Bismuth-doped germanate glass fiber fabricated by the rod-in-tube technique[J]. 張子揚(yáng),曹江坤,鄭嘉裕,彭明營(yíng),徐善輝,楊中民.  Chinese Optics Letters. 2017(12)
[3]摻Bi石英光纖的γ射線輻照和溫度影響特性[J]. 劉鵬,廖雷,褚應(yīng)波,王一礴,胡雄偉,彭景剛,李進(jìn)延,戴能利.  物理學(xué)報(bào). 2015(22)
[4]電子束輻照誘導(dǎo)Bi:α-BaB2O4單晶近紅外寬帶發(fā)光的研究[J]. 趙衡煜,俞平勝,郭鑫,蘇良碧,李欣年,方曉明,楊秋紅,徐軍.  物理學(xué)報(bào). 2011(09)
[5]γ射線輻照誘導(dǎo)Bi:α-BaB2O4單晶近紅外寬帶發(fā)光的研究[J]. 喻軍,周朋,趙衡煜,吳鋒,夏海平,蘇良碧,徐軍.  物理學(xué)報(bào). 2010(05)



本文編號(hào)：3019584