掺稀土锗碲酸盐玻璃2μm光谱性能研究

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1、囝中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文培养单位：2013年5月ByYa—PeiPengADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofOpticalEngineeringShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanicsChine

2、seAcademyofSciencesMay,2013中国科学院上海光学精密机械研究所硕士研究生毕业论文2013年05月独创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院上海光学精密机械研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究工作所做的任何贡献，均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；垂尘礁盈签字日期：如13年l

3、。月【，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院上海光学精密机械研究所有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院上海光学精密机械研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：电勿私移帚签字日期0-013年b月bEt学位论文作者毕业去向：工作单位：指导教师签名：刎辜彦、签字日期：别)年6

4、月g日电话：通信地址：邮编：中科院上海光机所硕士毕业论文／2013年掺稀土锗碲酸盐玻璃2lIIll光谱性能的研究彭雅珉导师：张军杰研究员摘要29m激光在众多领域上具有广泛的应用因而渐渐受到瞩目，例如：遥感、人眼安全雷达、环境监测、医疗手术等领域。目前国内外已有大量29m激光的相关报道。因此本论文主要目的是研究一种适用于29in发光的新型玻璃基质材料。由于锗碲酸盐玻璃结合了锗酸盐玻璃和碲酸盐玻璃的各自优点，在锗酸盐玻璃体系中加入少量氧化碲化合物，可降低锗酸盐玻璃基质的声子能量和熔制温度，同时保留了锗酸盐玻璃良

5、好的光谱性能。锗碲酸盐玻璃还具有成分可调性大和稀土掺杂浓度高的优点，为未来21am超短脉冲激光应用提供了一种合适的激光材料。本论文主要分为五章：论文第一章首先在文献综述中介绍了稀土离子种类和稀土离子的跃迁原理，然后综述了29m稀土离子掺杂玻璃基质材料的研究发展和应用在21am单频激光、超短脉冲激光的研究发展，最后提出了本课题主要的研究内容和思路。论文第二章介绍了实验方法和基础理论，包括玻璃的制备和加工、光谱理论的计算和分析方法等。论文第三章研究了不同锗碲酸盐玻璃组分的光谱性质，首先在第一小节通过玻璃组分中氧

6、化铌和氧化镧组分相对含量的调整，制备一系列的锗碲酸盐玻璃，研究其玻璃的热学和光学性质。通过DSC测试，玻璃样品GqZa一5的L为545．3℃，且并没有观察到明显的析晶峰。通过吸收光谱、Judd—Ofelt强度参数计算、受激发射截面等研究分析，计算得到锗碲酸盐玻璃G1La．1中Tm3+}F4—3H6能级的自发辐射跃迁几率为372s一，且在1810nm波长处锗碲酸盐玻璃的受激发射截面高达13．5×10之1cm2。最终获得抗析晶性能和21．tm发光性能良好的锗碲酸盐玻璃掺稀土锗碲酸盐玻璃29m光谱性能的研究／彭雅

7、珉70Ge02--10Te02—10K20-SNb205—1La203—1Tm203，说明Tm3+掺杂锗碲酸盐玻璃具有发展21am激光的潜力。在第-4,节中，研究了不同Tm3+离子掺杂浓度的锗碲酸盐玻璃的热学和光学性质。通过玻璃的吸收光谱和Judd．Ofelt理论分析，计算了玻璃样品GTPZN．2／60GTPZN一1．0中Tm3+=3F4—3H5能级自发辐射跃迁几率为423s1和辐射寿命为2．36ms，自发辐射跃迁几率大有利于21am跃迁发射。通过McCumber理论计算受激发射截面，锗碲酸盐玻璃组分GTP

8、ZN．2／60GTPZN一1．0在1860rim得到最大发射截面为6．91x10之1c矗。通过吸收和受激发射截面计算了玻璃中Tm3+离子的增益，当P>0．4，开始在锗碲酸盐玻璃中获得正增益的特性，随着P值的增加，增益截面跟着增加，且增益带最高峰的中心波长也随之往长波方向移动。即泵浦功率的提升，将造成激光中心波长往长波长方向飘移，说明了符合典型准三能级激光系统。最终获得抗析晶性能良好、21am发光性能强和增益性能优