erlt3gtyblt3gt共掺硼磷酸盐系统玻璃的研究

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1、摘要摘要随着计算机网络及数据传输业务的飞速发展，长距离传输系统对提高数据传输容量的需求日益增长，传统的石英基质掺铒光纤放大器已不能满足这种需求，寻找一种新型的光纤放大器用掺铒光纤基质材料以实现宽带和高增益放大非常关键。许多研究表明硼酸盐和磷酸盐系统基质玻璃具有较好的光学性能，是目前发展中的具有最高发射截面激光玻璃之一，它们相应的荧光半高宽也较大。传统的磷酸盐玻璃作为激光基质具有很多优点，如非线性折射率低、受激发射截面大、增益系数高等；但其基本结构单元是带双键磷氧四面体【P04】，成为磷酸盐玻璃结构中的不对称中

2、心，导致磷酸盐玻璃具有一些特殊性，如高的热膨胀系数，低的熔化温度，软化温度和转变温度，而且磷酸盐玻璃的化学稳定性一般比较差，不利于磷酸盐玻璃的应用。研究普遍认为在磷酸盐玻璃系统的基础上加入B203，可以生成更加致密的结构网络，改善玻璃的热学性能和化学稳定性。通过对一系列Era+／yb3+共掺硼磷酸盐系统玻璃的研究，分析了玻璃的光谱性质、物理性质以及化学稳定性的成分依赖性，包括各种玻璃组分对玻璃性质、结构的影响，使用原料的种类、玻璃形成体、修饰体、中间体类型和数量以及稀土离子掺入量的研究。测定硼磷酸盐玻璃的物理

3、和化学性质：密度、折射率、化学稳定性，以及玻璃的热膨胀曲线和红外光谱。分析组分与密度、折射率及化学稳定性之间的关系，比较不同组分硼磷酸盐玻璃热学性质(转变温度、软化温度和热膨胀系数)的差异，初步研究了硼磷酸盐玻璃的基本结构。根据Er”／Yb”共掺硼磷酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱，应用Judd．Ofelt理论和McCumber理论分别计算了硼磷酸盐玻璃的J．O强度参数g、自发辐射几率AR、辐射寿命trad以及玻璃的吸收截面o。b。、相应的积分吸收截面∑ab。和受激发射截面a。。i等光谱参数。研究表明，玻璃形成体

4、的含量比例对性质有明显的影响，硼的加入可以提高玻璃结构紧密性，使热膨胀系数增大；还发现网络修饰体对玻璃各种性质的影响程度与氧化物阳离子场强存在一定的对应关系，网络修饰体类型和含量对光谱性质的影响体现在对Er3+周围网络结构以及Er-O键的键性的改变上；高价金属离子的适当掺入，普遍提高玻璃的吸收截面和发射截面，实验中以含Ti02的玻璃光谱性能较好；提高稀土离子Er3+的引入量能增大玻璃的吸收和发射截面，但对于Yb”却有最佳的掺杂范围在5m01％左右，过高会引起浓度猝灭。关键词：Er”／yb3+共掺硼磷酸盐玻璃；

5、B203；光谱性质；物理化学性质华南理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofcomputernetworksandotherdata—transmittingservices，thedemandforincreasingdatatransmissioncapacityisurgentandtheEr3+-dopedSi02一basedfiberamplifier(EDFA)cannotbesatisfied．Itisimportanttogetnewglassho

6、stusedforthefiberamplifiertorealizebroadbandandhighgainamplification．Manyresearchfoundoutth、atborateglassandphosphateglasswithgoodopticsperformancehadbeenamongofthedevelopinglaserglasseswiththehighestemissioncrosssection，theyalsoexhibitedlargeFluorescenceLi

7、newidth．Theconventionalphosphatelaserglasshosthaslotsofmerits，suchasnon—linearrefractiveindex，largeemissioncrosssection，highgainetc．Thephosphateglasshassomeparticularitybecauseitsstructureunitsincludingphosphoroxygentetrahedron[P04]withdouble—bondwhichforms

8、theasymmetrycenter．Ithashighthermalexpansioncoefficient，lowdeformationtemperatureandtrailsformationtemperature，anditschemicaldurabilityiscommonlypoor，thusdoharmtoapplicationofphosphateglass．Manyresearc