鉍摻雜玻璃的寬帶熒光特性.pdf

1、自從2001年日本的Fuiimoto在鉍摻雜的鋁硅酸鹽玻璃中發(fā)現(xiàn)了鉍離子的紅外寬帶發(fā)光以來(lái),鉍摻雜玻璃超寬帶紅外發(fā)光已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)課題.由于其紅外發(fā)光區(qū)域位于光纖通信波段,而且相對(duì)于已經(jīng)應(yīng)用在光通信系統(tǒng)上的鉺摻雜光纖放大器(Erbium-doped optical nber amplifier,EDFA),不管是帶寬、熒光壽命還是可調(diào)諧性,都比EDFA優(yōu)越得多,所以鉍摻雜光纖放大具有很好的應(yīng)用前景,一旦鉍摻雜超寬帶光纖放大器成為

2、現(xiàn)實(shí),將給光通信系統(tǒng)帶來(lái)一場(chǎng)新的革命. 本文選取硅酸鹽玻璃作為基質(zhì)材料,考察摻雜鉍離子玻璃的紅外寬帶發(fā)光特性.通過(guò)對(duì)不同玻璃成分的研究,我們實(shí)現(xiàn)了超寬帶、長(zhǎng)壽命的熒光發(fā)射,熒光具有大的受激發(fā)射截面.同時(shí)我們探討了熒光產(chǎn)生的機(jī)制,本實(shí)驗(yàn)工作和理論探索將對(duì)今后該領(lǐng)域的研究工作提供一定的參考價(jià)值. 本文首先在前言中介紹了紅外寬帶發(fā)光材料研究的目的與意義,然后介紹了目前幾種常用的稀土離子摻雜的光纖放大器,指出了它們的局限.然后介

3、紹了過(guò)渡金屬離子紅外發(fā)光的特點(diǎn)以及局限性,并引入這種最近引起人們極大關(guān)注的摻鉍的發(fā)光材料. 文章第二章是文獻(xiàn)綜述,詳細(xì)介紹了光纖通信的發(fā)展史、光纖放大器的基本結(jié)構(gòu)及分類(lèi),以及幾種稀土離子和過(guò)渡金屬離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、熒光特性和研究進(jìn)展.具體討論了目前所報(bào)道的幾種價(jià)態(tài)鉍離子的熒光特性. 論文的第三章,我們簡(jiǎn)單介紹了實(shí)驗(yàn)過(guò)程和理論基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括:實(shí)驗(yàn)所用原料,樣品制備,性能測(cè)試;實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)包括:吸收截面的計(jì)算,受激發(fā)射截面

4、的計(jì)算以及光學(xué)堿度理論. 論文的第四章重點(diǎn)研究了鎳鉍共摻的鋇鋁硅酸鹽玻璃,時(shí)間、溫度對(duì)鉍摻雜鋇鋁硅酸鹽玻璃的影響, 鉍摻雜鋰鋁硅酸鹽玻璃,MO-Al<,2>O<,3>SiO<,2>·Bi<,2>O<,3>(M<'+2>=Mg<'+2>,Ca<'+2>,Sr<'+2>和Ba<'+2>和pb<'+2>)玻璃的研制和熒光特性.研究發(fā)現(xiàn),調(diào)整鎳鉍共摻的鋇鋁硅酸鹽玻璃中氧化鎳的含量,吸收和熒光光譜都呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化,熒光中心波長(zhǎng)落在13

5、30nm處,熒光半高寬高達(dá)180nm,隨著氧化鎳含量的增加,鉍離子發(fā)出的紅外光迅速減弱,因此氧化鎳是對(duì)鉍摻雜光纖放大極其不利的,要避免其混入鉍摻雜玻璃中.盡管鉍離子的紅外發(fā)光歸屬尚存在爭(zhēng)議,但是根據(jù)能量的匹配原理,我們傾向于一價(jià)鉍離子發(fā)光的機(jī)理假設(shè).對(duì)于其他系統(tǒng),同樣實(shí)現(xiàn)了紅外的寬帶發(fā)光.計(jì)算了摻鉍鋰鋁硅酸鹽玻璃, MO·Al<,2>O<,3>·SiO<,2>·Bi<,2>O<,3>(M<'2+>=Mg<'2+>,Ca<'2+>,Sr<