镍掺杂透明微晶玻璃的宽带发光和光放大

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1、浙江大学硕士学位论文摘要近年来Ni2+掺杂透明微晶玻璃由于在近红外通讯波段具有超宽带发光和较长的荧光寿命等优异的光学性能而得到广泛关注，有望成为新型超宽带光纤放大器用材料。本文首先概述了透明Ni2+掺杂微晶玻璃的研究进展，展望了其应用前景和今后的研究方向。制备了Ni2+掺杂MgO—A1203一Si02系镁长石微晶玻璃，MgAl204微晶玻璃和Li20—A1203．Si02系LiAlSi04微晶玻璃，系统研究了Ni2+掺杂微晶玻璃的热处理条件，微观结构与光谱性能之问的关系，以提高近红外宽带发光效率，实现超宽带光放大。研究了Ni2+掺杂玻璃的热稳定性。at(Tx．劭通常用来表征玻璃的热稳定性，

2、△r值越大玻璃的热稳定性就越好。M902A1203一Si02系玻璃的热稳定性较好，△丁在100。C以上。而Li20．A1203．Si02系热稳定性较差，容易析晶。根据XRD数据和谢乐公式，计算了微晶的平均晶粒尺寸。结果表明：玻璃体中析出的微晶的晶粒尺寸均远小于可见光的波K，因此由微晶而引起的光散射很小，微晶玻璃具有良好的透明性。晶粒尺寸随热处理温度的升高而逐渐增大。玻璃晶化后，吸收光谱向短波长发生漂移：激活离子Ni2+的局域环境发生了变化，NP从玻璃相中进入微晶相，晶体场强度得到增强。吸收光谱表明Ni”在玻璃中源于五配位Ni2+的吸收，而晶化后Ni2+占据微晶晶格中的八面体格位。Ni2+掺

3、杂玻璃没有观察到近红外的宽带发光，而热处理以后，在980nm波长激光激发下可以看到覆盖1000～1600rim波长范围的荧光。该发光源于八面体格位Ni2+的3r2(f)斗3A2(f)NNkJ!。进一步证明了Ni2+进入了微晶的晶格当中。首次观察到了Ni”掺杂MgAl204微晶玻璃的光放大现象。研究了种子光波长和泵浦功率对光增益的影响。结果表明：荧光越强的波段光增益也越大，在1288～13501ma波长范围内增益随种子光波长的增加逐渐减小。固定种子光的波长，改变泵浦光的功率，光增益随泵浦功率呈线性增大。系统研究了热处理温度、热处理时间和镍掺杂浓度对Li20．A1203．Si02系LiAlSi

4、04微晶玻璃光谱性能的影响。(1)随热处理温度的升高，荧光强度减弱，浙江大学硕士学位论文荧光峰位蓝移。(2)随热处理时间的延长，荧光强度增强，荧光峰位蓝移。(3)随镍掺杂浓度的升高，荧光强度降低，荧光峰位红移。关键词：镍掺杂；透明微晶玻璃：近红外超宽带发光；光放大浙江大学硕士学位论文AbstractRecently，transparentNiZ+-dopedglass—ceramicshavereceivedmuchattention．Theyexhibitbroadbandemissioninthenearinfraredwavelengthregionovertheopticaltel

5、ecommunicationrangeinthecaseof980amexcitation，andtheyalsopossesslongfluorescentlifetime，theseexcellentpropertiesmakethempromisingasgainmediumforbroadbandopticalamplifiers．TherecentresearchprogressoftransparentNi>-dopedglass—ceramicsisintroducedinthisthesis，andthepotentialapplicationsandthefuturede

6、velopmentoftheluminescentmaterialsarealsodiscussed．NiZ+-dopedpetalite—typecrystallites，MgAl204crystallitesintransparentglass--ceramicsofMgO--A1203--Si02systemandLiAISi04crystallitesintransparentglass—-ceramicsofLi20--A1203—-Si02systemhavebeensuccessfullyprepared．Inordertoincreasetheinfraredbroadba

7、ndluminescentefficienciesofNi2+-dopedglass—ceramicsandrealizebroadbandopticalamplification，thecorrelationamongmicrostructure，heat—treatmentandluminescencebehaviorshavebeensystematiclystudied．Thethermalstabilities