Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and Sport and Health Initiative, Optical Valley Laboratory, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Key Laboratory on Luminescence and Optical Information Technology of Ministry of Education, National Physical Experiment Teaching Demonstration Center, Department of Physics, School of Physical Science and Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
3 State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
4 School of Optics and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
5 State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
In this Letter, we presented a flexible omnidirectional reflective film made of polymer substrates and multiple alternating layers of two chalcogenide glasses for full-angle laser protection. The structure parameters of the device were simulated for theoretical prediction of best device structure. The reflector was fabricated by alternate thermal evaporation of two chalcogenide glasses with large refractive index contrast. The reflectivity was greater than 78% at 10.6 µm. The flexible reflective film can provide an effective solution for full-angle laser protection of the moving targets, such as laser operators and mobile optical components, with potential applications for wearable laser protective clothing.
omnidirectional reflective film flexible reflector CO2 laser protection chalcogenide glass Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 022201
1 咸宁南玻光电玻璃有限公司，湖北 咸宁 437100
2 硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉理工大学，武汉 430070
采用熔融淬冷法制备了含不同摩尔分数ZrO2的锂铝硅酸盐玻璃，通过两步化学强化法对玻璃样片进行了化学强化，研究了ZrO2对玻璃的稳定性、硬度和化学强化效果的影响。结果表明：随着ZrO2的摩尔分数从0增加至5%，玻璃化转变温度随之升高，玻璃稳定无析晶现象。引入适量的ZrO2会促进Li+-Na+离子交换，提高应力层深度，表面压应力随着ZrO2浓度的增加而增加，并在摩尔分数为4%时达到最大值，为1 055.6 MPa。中心张应力随着ZrO2浓度的增加先增加后缓慢减小，表明该系列样品具有较好的抗冲击能力。ZrO2的浓度变化对强化后玻璃的硬度影响较小，在引入ZrO2后其抗裂性有所降低，但仍具有较好的抗裂能力。
化学强化 盖板玻璃 碱铝硅酸盐玻璃 氧化锆 chemical strengthening cover glass lithium aluminosilicate glass zirconia
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640
中红外光源在**安全、食品安全、光谱分析等**或国民经济的重要行业有着重要的应用。近年来, 稀土离子掺杂硫系玻璃和光纤的研究主要集中在提高稀土离子溶解度、降低稀土离子局域声子能量和敏化离子共掺等方面。在玻璃和光纤中获得了Dy3+、Pr3+、Dy3+、Tb3+、Sm3+等稀土离子的中红外荧光, 这种宽带中红外荧光在传感领域得到了应用, 实现了CO2、CH4等气体的传感。本文综合评述了稀土掺杂中红外硫系玻璃和光纤的研究进展, 讨论了影响硫系玻璃光纤中红外发光的各种因素, 包括稀土离子溶解度、稀土离子周围声子能量、敏化离子间能量传递和杂质损耗等, 重点总结了宽带中红外荧光在气体传感领域的研究进展, 指出对于稀土离子掺杂硫系光纤气体传感器的研究有5个方面存在不足。如何在稀土掺杂玻璃光纤中获得中红外激光仍是一个急需研究的方向, 除了从有源光纤制备(基质选择、稀土离子共掺、局域结构调控、预制棒玻璃提纯等)的角度来寻求解决方案, 还需要从光纤光栅刻写技术、泵浦激光器功率和波长调谐方面进行研究。稀土掺杂中红外硫系光纤凭借其小巧、紧凑以及经济性等优点展现出巨大的应用潜力, 未来在多个领域的物质检测方面将实现广泛应用, 具有巨大的应用前景。
稀土离子掺杂 气体传感 硫系玻璃光纤 中红外发光 rare earth ion doped gas sensing chalcogenide glass fiber mid infrared luminescence
1 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室，湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430070
3 华中科技大学 武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
X射线探测广泛应用于医疗诊断，工业探伤、安防安检等各个领域，其中X射线面阵探测器是影像设备中的关键部件。利用半导体材料一步将X射线转换为电信号，可以实现高空间分辨率。钙钛矿材料由于X射线衰减序数高、载流子扩散距离长、辐照稳定等优势近年来已成为直接型X射线探测器的明星材料。本文简要介绍了直接型X射线探测原理、关键性质及核心材料，阐述了卤化物钙钛矿在直接型X射线探测器中的应用优势，综述了钙钛矿单像素探测器和与TFT集成的面阵探测器的特点及最新研究进展，最后，提出了目前面对的技术挑战和潜在解决方案，对基于卤化物钙钛矿的X射线面阵探测器的未来发展趋势进行了展望。
X射线探测成像 钙钛矿 面阵探测器 TFT集成 X-ray imaging perovskite array detector integrated with TFT
1 咸宁南玻光电玻璃有限公司，咸宁 437100
2 清远南玻节能新材料有限公司，清远 511508
3 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
采用熔融-淬冷法制备了不同(Al2O3+P2O5)含量的碱铝硅酸盐玻璃，通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al2O3+P2O5)含量减少，玻璃中Na2O含量增加，玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃，当减少至摩尔分数为22%时，出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q4P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动，说明Na2O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚，玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明：当（Al2O3+P2O5）摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变，700 ℃热处理时以NaAlSiO4霞石晶体为主，900 ℃时转变为以Na6.8Al6.3Si9.7O32霞石晶体为主。当(Al2O3+P2O5)的摩尔分数为21%和20%时，热处理后的样品能稳定析出Na3PO4和Na6.8Al6.3Si9.7O32晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na3PO4晶体，导致化学稳定性变差。
Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃 微晶玻璃 铝硅酸盐玻璃 盖板玻璃 析晶 熔融-淬冷法 霞石 Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5 glass glass-ceramics aluminosilicate glass cover glass crystallization melting-quenching method nepheline
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，湖北 武汉 430070
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510640
光纤隐失波传感器具有设计简单、灵敏度高、易与其他传感技术相结合的特点，被广泛应用于生物和化学传感领域。概述了光纤隐失波传感的定义和常用的光纤种类；总结了光纤隐失波传感器的优化方法和原理；回顾了石英光纤以及硫系光纤在生化传感领域的研究进展，并展望了今后的发展方向和趋势。
光纤光学 石英光纤 硫系光纤 隐失波传感 生化传感器 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300005
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区, 基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性, 脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题, 设计线性啁啾光纤光栅, 用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明: 光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现, 通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化, 可以显著改善色散补偿的效果, 以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。
啁啾光纤布拉格光栅 色散补偿 中红外 脉冲展宽 光纤激光器 chirped fiber Bragg grating dispersion compensation mid-infrared pulse broadening fiber laser 红外与激光工程
2017, 46(10): 1005007
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
中红外相干光源在光谱学、遥感、生物和医疗以及**等诸多领域都有重要的应用前景和价值,而掺铒氟化物光纤(ZBLAN)激光器是实现2.7 μm中红外激光输出的有效途径之一。综述了2.7 μm掺Er∶ZBLAN 光纤激光器在连续激光输出、高功率脉冲激光输出、波长可调谐激光输出、以及调Q 和锁模激光输出等领域研究现况，并对其应用及发展前景进行了展望。
激光器 相干光源 ZBLAN 光纤 铒掺杂 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 090004
宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
用熔融淬冷法制备了0.5 wt.% 掺杂Nd3+:75GeS215Ga2S30CsI（0.5wt.% Nd GGSI）硫卤玻璃.在此基础上以玻璃粉料漂浮熔融法制备出粒径为50~300 μm高折射率(n≈2.1)玻璃微球，并在显微镜下选出表面质量高的硫卤微球用于后续实验.将火焰法拉制出的直径1~2 μm间的双锥形石英微纳光纤与硫系微球进行近场耦合.相位匹配条件下测试结果表明光纤锥倏逝场将激发球内径向高阶回音壁模式.实验测量了在808 nm LD激光泵浦下直径110 μm微球的荧光光谱特性，结果表明：掺Nd3+硫卤微球在输出端1 075 nm波段附近产生了等间距分布的荧光回音壁模式的光学谐振，共振峰间隔为1.80 nm.实验结果与微球腔回音壁模式谐振的理论模型有较高的符合度.
光学器件 硫卤玻璃微球 回音壁模式 Nd3+掺杂 锥形光纤 Optical devices Chalcohanide glass microsphere WGM mode Nd3+ doped Tapered fiber
宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
采用粉料漂浮高温熔融法自制Nd3+掺杂硫系玻璃微球，研究了腔量子电动力学增强效应对稀土掺杂硫系玻璃微球荧光光谱的影响。把直径90.53 μm的硫系玻璃微球与锥腰直径1.02 μm的石英光纤锥耦合，将808 nm抽运激光导入微球，荧光光谱存在分立的共振峰。根据米氏散射理论公式，计算得到TE偏振态下基模的三个共振峰位置，确定了这三个共振峰的模式序数。增强因子η≈1122，这表明微球荧光自发辐射速率增强幅度为1122倍。在基模条件下对原增强因子公式进行近似化简，并利用近似公式进行估算得到η≈1167，误差为4%。
光学器件 腔量子电动力学 米氏散射理论 硫系玻璃 微球 回音壁模式
