1 宁波大学信息科学与工程学院 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
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
采用熔融淬冷法制备了两种浓度的Pr3+掺杂GeSe2-Ga2Se3-CsI(GGC)硫卤玻璃。在2.0 μm激光激励下,比较了玻璃片(2 mm)和玻璃柱(6 mm)的荧光发射光谱。用Judd-Ofelt理论计算分析了Pr3+掺杂Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃的强度参数Ωi(i=2,4,6)和辐射寿命τrad等光谱参数。通过拟合衰变曲线,测得了玻璃的荧光寿命值(0.5% Pr3+: 3.08 ms)。所制备的光纤具备双包层结构,通过截断法得到光纤在7.6 μm处的最低损耗为2.27 dB/cm。
硫卤玻璃 Judd-Ofelt理论 辐射寿命 光纤损耗 chalcohalide glass Judd-Ofelt theory radiative lifetime fiber loss
1 宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室, 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
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5~11.5 μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9 μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。
光纤光学 直接光学带隙 截断法 硫系玻璃 材料色散 零色散点波长 光纤损耗
1 宁波大学 信息学院 高等技术研究院 红外材料与器件实验室, 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
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
为了探究碘元素对贫S基(GeS1.5)100-xIx和(GeS2)100-xIx(x=5,10,20,30,40)两个系列玻璃性质的影响, 用快速真空和高温熔融淬冷技术制备了这两个系列的玻璃样品, 对比测试了两组样品的密度、近红外吸收光谱、红外透过光谱、折射率、光学带隙和热膨胀, 并在折射率数据的基础上计算了材料零色散波长.研究表明: 随着碘含量的增高, 近红外吸收截止波长发生明显的蓝移现象, 玻璃转变温度和软化温度明显下降, 玻璃的转变温度范围分别为222~330℃和236~332℃, 软化温度范围分别为267~375℃和282~364℃, 膨胀系数增大, 红外透过性明显提高, 光学带隙逐渐增大.通过扫描电子显微镜测定了玻璃组分的归一化质量比, 并对比了抽真空时有无液氮冷却情况下玻璃原料中碘的含量损失差异, 结果表明使用液氮冷却方法会增强玻璃中的杂质吸收峰.优化了玻璃制备工艺, 采用高温聚合物做保护层对(GeS1.5)60I40玻璃进行了拉丝实验, 测得其最低损耗为2.8 dB/m.
硫卤玻璃 光学带隙 材料色散 中远红外 光纤损耗 Chalcohalide glass Optical band gap Material dispersion Mid and far-infrared Loss of fiber
1 宁波大学 信息学院 高等技术研究院 红外材料与器件实验室, 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
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
从玻璃组分与玻璃光学折射率分布及零色散波长位置的影响机理出发, 研究低色散卤化物对硫系玻璃的色散调控作用.制备了Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃, 利用差示扫描量热仪、红外椭偏仪、红外光谱仪等测试了该玻璃的物化性质, 分析了原料和玻璃提纯工艺、CsI含量对玻璃形成以及透过范围的影响, 并计算了该玻璃的材料色散.实验结果表明: 该玻璃的透过范围可覆盖可见光至中远红外波段(0.55~18 μm); 该玻璃的材料零色散点随着CsI含量的增加明显蓝移, 摩尔百分比为20%和40%的CsI含量可使该玻璃材料的零色散波长蓝移至3.5 μm和1.5 μm附近, 且该玻璃的热稳定性较好, 有利于低色散中红外光纤的制备和应用.结合玻璃提纯技术和高温聚合物保护拉丝光纤拉丝工艺, 获得了最低损耗为8.2 dB/m的单折射率硫卤玻璃光纤.
硫卤玻璃 材料色散 色散蓝移 低零色散点 中红外光纤 Chalcohalide glass Material dispersion Dispersion blue shift Low zero dispersion wavelength Mid-infrared fiber
用熔融淬冷法制备了系列不同组分和Tm3+/Yb3+掺杂浓度的GeGaSeCsI硫卤玻璃样品，测试了样品的拉曼光谱、折射率、吸收光谱、红外荧光光谱。研究了975nm激光泵浦下样品的1.23μm和1.8μm荧光特性。分析了Tm3+/Yb3+之间声子辅助的共振能量转移，结果表明两个离子间有效的能量转移途径为Yb3+∶2F5/2→Tm3+∶3H5。计算得到常温下Tm3+∶3H5→3F4和Tm3+∶3F4→3H6跃迁的多声子弛豫速率分别为303s-1和0.30s-1。
硫卤玻璃 光谱特性 多声子弛豫 Yb3+/Tm3+ Yb3+/Tm3+ chalcohalide glass spectra properties multiphonon relaxation
邓圣伟 1,2,3徐铁峰 1,2,3,*戴世勋 1,2,3聂秋华 1,2,3[ ... ]章向华 1,2,3
1 宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波315211
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 法国雷恩1大学玻璃与陶瓷国家实验室，雷恩 35042 法国
用熔融淬冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品，测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱，分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2，4，6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980 nm LD泵浦激发下，首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526 nm、549 nm)，分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁，其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms，量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化，其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03，表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.
硫卤玻璃 荧光 上转换 Chalcohalide glass Fluorescence Up-conversion Er3+ Erbium ions
1 宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
2 公安海警高等专科学校 电子系,浙江 宁波 315801
3 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
采用熔融淬冷法制备了GeS2-Ga2S3-KCl系统玻璃,然后测试了样品的厚度、密度、吸收光谱和透射光谱,利用经典的Tauc方程计算了样品光学带隙允许的直接跃迁。结果显示,GeS2-Ga2S3-KCl玻璃拥有较好的物理性能;样品的密度、折射率随着KCl含量增多而减小,而光学带隙则随着KCl含量增加而增大。此外,傅里叶和拉曼红外光谱仪的测试结果表明,随着KCl加入和含量的增加,玻璃基质网络结构发生变化,从而引起相应红外光学性能的改变;同时玻璃拉曼谱出现阶段性的变化,红外截止边带出现了规律性的红移。通过研究KCl含量对基质玻璃的结构影响,给出了硫卤玻璃中基频声子振动与红外多声子吸收截止特性的定量描述,归纳了该类硫卤玻璃的光学性质与基质的依赖关系。
光谱学 硫卤玻璃 光学带隙 多声子吸收 Raman光谱
