近中紅外發(fā)光玻璃是激光、通信、環(huán)境監(jiān)控等重要應用領域的關鍵材料。對于玻璃基質材料的選擇、近中紅外發(fā)光的增強方法及去羥基技術的探索,依舊充滿著挑戰(zhàn)。硅酸鹽氟氧化物玻璃兼具低聲子能量,良好的力熱化學穩(wěn)定性,以及成本低廉且容易被拉制成光纖等優(yōu)勢,是實現(xiàn)近中紅外發(fā)光的良好基質玻璃材料。本論文介紹了在氟氧化物硅酸鹽玻璃中實現(xiàn)近中紅外發(fā)光的方法,討論了影響近中紅外發(fā)光的因素以及增強方式。實驗內容主要圍繞摻Tm³⁺硅酸鹽氟氧化物玻璃（SiO₂-PbF₂-PbO-TmF₃）的制備及其發(fā)光的增強而展開,研究內容主要包括兩個部分:（1）以50SiO₂-45PbF₂-（5-x）PbO-2.5TmF_3-xPb（NO₃）₂（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0）為組分展開實驗,探究了在微量的硝酸鉛取代氧化鉛后,引入的硝酸根離子以化學法除去了基質中的羥基,從而實現(xiàn)了增強近中紅外發(fā)光的目的。研究結果表明:當用微... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體量子點光致發(fā)光原理[32]

恢忠圓ＡР牧獻魑??剩?⒉羧肷倭肯⊥獵?刈魑?δ?物質的新型材料。稀土元素是指元素周期表上的鑭系元素再加上過渡族的兩種金屬元素鈧(Sc)和釔(Y)，共17種元素，在稀土發(fā)光領域稱之為廣義的稀土元素而狹義的稀土元素僅指15個鑭系元素，如圖1-2所示，因為處于同一系元素，它們的化學性質表現(xiàn)出了許多共性。鑭系的15個元素之中，包括了7種鈰組稀土釹(Nd)、钷(Pm)、鑭(La)、鈰(Ce)、銪(Eu)、鐠(Pr)、釤(Sm)，以及9鐘釔組稀土元素，它們分別是釓(Gd)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、釔(Y)[38]。圖1-217種稀土元素[38]稀土元素種類較多，且有著相似的性質，在自然界中的化合物通常表現(xiàn)為正三價，如Ho2O3、TmF3等。其發(fā)光的原理源自于4f層電子的躍遷，稀土元素具有特殊的的電子層結構，即處在5s、5p軌道處的電子層，保護著4f電子層。也因此，當電子在4f→4f躍遷時會被5s電子層所屏蔽，使稀土元素具有極窄的吸收峰和發(fā)射峰，即使是選取不同的基質作為研究對象，發(fā)射峰的位置和吸收帶寬也不會受到很大的干擾，這一特點也是稀土離子作為激光器增益介質中的功能物質的一大優(yōu)勢。而摻稀土發(fā)光材料的發(fā)光原理是對外受激輻射產生的，即在外部激發(fā)光源的激發(fā)下，稀土元素自身的電子在f-f組態(tài)或f-d組態(tài)之間發(fā)生了躍遷，以光能的形式對外釋放能量的過程。本文所選擇的是能級下轉換的發(fā)光方式，即以短波作為激發(fā)光源通過輻射躍遷得到長波，如圖1-3所示，為鈥離子(Ho3+)、鉺離子(Er3+)和銩離子(Tm3+)典型的下轉換能級躍遷示意圖。從圖中可以看出，在980nm激光激發(fā)下，其中Ho3+：5I6→5I7和Er3+：4I11/2→4I13/2的輻射躍遷分別

湘潭大學碩士學位論文6對應了2.85μm和2.7μm的紅外發(fā)射。而在808nm激光激發(fā)下，Tm3+：3H4→3H5的輻射躍遷則對應了2.3μm的紅外發(fā)射。圖1-3Ho3+,Er3+和Tm3+的典型能級躍遷示意圖[39]1.3影響稀土近中紅外發(fā)光的因素1.3.1羥基(OH-)的影響以玻璃作為基質的稀土發(fā)光材料的一些光學性質，如紅外熒光發(fā)射強度等通常會受到玻璃所含雜質的影響。在這些雜質中，羥基(OH-)的伸縮振動是主要因素，微量的羥基就會對近中紅外光產生極強的淬滅效應[40]。圖1-4可以看出，羥基在近紅外區(qū)域（1.5μm、1.8μm），中紅外區(qū)域（2.8μm，3.8μm）處紅外幾乎不可透過，會產生強的吸收寬帶，對應于Tm3+：3F4→3H6輻射躍遷（1.8μm），3H5→3F4輻射躍遷（3.8μm）和Ho3+的3I6→5I7輻射躍遷(2.85μm)，羥基的存在是影響1-5μm近中紅外發(fā)光的重要因素之一，基質中的羥基會顯著降低稀土發(fā)光玻璃的發(fā)光效率，為獲得較強的近中紅外激光輸出，實驗中應盡量避免羥基的引入并除去基質中存在的羥基[41]。想要去除基質中的羥基首先要考慮引入羥基的因素。首先，實驗藥品內部會有吸附水與結合水存在，此類水分可通過在適當?shù)臏囟认聦λ幤愤M行干燥處理去除；而對于干燥溫度的選擇既要考慮到水分去除的程度，又要盡量避免在較高溫度下藥品可能存在的分解與變質，需結合實際條件制定出合理的除水工藝�？諝庵写嬖诘乃挚赡軙降狡髅蠹八幬锷稀Ｒ虼�，合成制備的氣氛需在相對干燥

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3386254