共掺磷酸盐玻璃研究论文

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1、Er3+/¥b3+掺杂磷酸盐玻璃性能分析摘要：设计制备了Er3+/Yb3+共掺APBZ体系激光材料，对其结构性质和光学性能进行了测试和分析。XRD衍射图谱说明该玻璃体系呈现较好的非晶状态：差热分析曲线反映了玻璃材料的样品转变温度大于300°C、均接近或大于200°C,说明这种材料的热稳定性很好，是制备光波导的良好材质；理论分析了样品玻璃荧光性能，从玻璃样品的发射光谱计算结果来看，发射截面®大的值对应着较低的餌离子掺杂浓度0.35mol%（质量分数为1%），铒镱离子比例为1:4的情况下，获得了较大的发射截面，最宽的荧光半高宽，自发辐射寿命也相对较长。

2、荧光光谱的峰值波长较长，这也利于EDFA的增益特性。关键词：Er3+/Yb3+共掺，磷酸盐玻璃，差热分析，发射截面。1•引言稀土元素具有特殊的核外电子排布和丰富的光学光谱特性，使得稀土掺杂光学激光材料在线性光学、红外窗口和激光等方而获得了广泛的应用1M1。在稀土光学玻璃屮，稀土磷酸盐玻璃是非常重要的一类。磷酸盐玻璃在提岛稀土离子能级间的发射效率、降低玻璃非线性折射率等方面所具有的不可代替的优越性，Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃能发射山1540nm波段的对人眼安全、易于测量的激光，并且这个波段还对应于光纤的低损耗窗口f41，用这种材料制作的激光器应

3、用于高功率激光系统，成为国内外大型高功率激光装置的首选激光放大器工作物质&7］。目前，国内外许多研允集中在掺餌磷酸盐光纤放大器上。作为微片激光器或光纤放大器的工作物质，其基质玻璃必须含有足够商的稀土离子浓度，以使工作物质在很短的激活长度范闱内对激发光有商的吸收，并获得足够岛的增益l8j。2010年，西安应用光学研究所研究了一种混合掺餌/餌镱共掺光纤放大器，最大输出功率是113mW，该混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%191。掺铒磷酸盐玻璃有较大的受激发射截面、较高的量子效率，Er3+掺入量远远高于石英玻璃。另外，由于Yb3+离子卓越的敏化性

4、能，对Er3+/Yb3+共掺玻璃的研宂也越來越深入。由于磷酸盐具有对稀土离子高的溶解度，因此，研宄磷酸盐体系玻璃屮Er3+单掺、Er3+/Yb3+共掺系统的物理特性和光学特性对推动E，掺杂激光器、放大器材料的发展具有非常重要的应用价值。稀土掺杂磷酸盐玻璃的热稳定性及其性能的优化改进也一直是广大科研工作者研究和关注的重点课题之一。本实验对Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃组分进行Y新的设计尝试，并对这种系统的部分物理和光学特性做Y有益的研宄2.Er3+/Yb34掺杂磷酸盐玻璃材料制备将原材料按表1进行配比，精确称量相当于50g玻璃样品的原料,所有原料的

5、纯度均为99.99%.在研钵屮细细研磨，使其充分均匀混和，构成Er3+/Yb3+共掺APBZ系统玻璃。表1餌镱共掺磷酸盐玻璃样品组成（mol%）p2o5AI2O3BaCO?KNO3Li2O3ZnOEr2O3Yb2O3G156.7119.45214.0359.3564.7264.6540.3550.711G256.3119.38513.9369.2904.6934.6210.3531.411G355.5289.25513.7429.1614.6274.5570.3482.783G455.9179.32013.8389.2254.6604.5890.3

6、502.102G556.1019.35013.8849.2554.6754.6040.7101.420G654.9319.15513.5949.0624.5784.5080.6953.477在1400°C左右将原料逐次加在预热到400°（：铸铁模具上浇注成尺寸力4011111^3011川12.01^11的玻璃。成型后的玻璃放入马弗炉中精密退火（5r/min）直至室温。取出样品选择无气泡、无条纹的部分进行切割研磨和抛光用于性能测3.分析与讨论3.1玻璃样品XRD测试图谱分析玻璃材料属非晶体，具有短程有序，长程无序的特点，其XRD图谱无特征衍射峰。图

7、1为G2,G3,G4,G5四个玻璃样品的XRD图谱，横坐标是步长，2theta范围从5度开始，扫描步长是0.0200度。纵坐标是强度，每0.02度对应一个强度。从图中可以看到只有两个（其中一个不明显）宽化的衍射包，而并没有看到Er2O3的特征峰，末山现任何尖锐的衍射峰，这说明制得的玻璃样品中不存在晶态物质的长程序，本实验样品主体为P2O5,由于P的配位数为4,83（：03和KNO3等中间体的引入使得本系统玻璃结构更加稳定，衍射阁恰好证明了这点规律，从而说明该样品呈现较好的非晶状态,Er3+/Yb3+共掺APBZ玻璃的配方设计合理。3.2玻璃样品差热

8、分析的dc/xllsual.£0AAG4XRDHift怦品G3XRD關样＜y,G3XRD囲illY.V.G2XRD關•样晶