贾明[1]2004年在《新型掺镱激光玻璃的研制》文中进行了进一步梳理研究了掺Yb~(3+)：磷酸盐和掺Yb~(3+)：硼磷酸两个系统的玻璃形成区、析晶性能、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命特性，并对硼磷酸盐玻璃的结构和性能进行了较详细的分析和研究，旨在寻找一种合适的掺Yb~(3+)基质玻璃，以期最终获得高发射截面、长荧光寿命、物理化学性能优异的可供实用的掺镱激光玻璃。同时，制备了掺Nd~(3+)激光玻璃，并与掺Yb~(3+)激光玻璃进行了系统的比较和分析，得出了一些很有意义的结论。 本论文共分为引言、文献综述、理论基础、实验方法、结果与讨论和结论六个部分。论文概括了激光玻璃的研制背景、发展动态及理论基础，并通过全面系统的实验研究取得了以下主要进展和结果： 1．激光玻璃的积分吸收截面、发射截面和荧光寿命是表征激光玻璃增益系数、激发态最小粒子数、饱和泵浦强度的重要参数，这些参数与氧化物玻璃中共价键的强度和稀土离子周围的非对称性有很大的关系。硅酸盐激光玻璃和磷酸盐激光玻璃光谱性质的差别主要是由于二者的网络结构不同所致，磷酸盐玻璃特殊的链状结构使得稀土离子周围非对称性较大，从而使得其受激发射截面相对硅酸盐玻璃也比较大。 2．我们所制备的激光玻璃与公开的国际和国内的商用激光玻璃相比较，虽然荧光寿命略微偏短，但发射截面较大，使得两者乘积，也就是增益系数比一般的要大。 3．初步探索出了硼磷酸盐玻璃的成玻璃范围，成功制备了同时含有硼酸盐和磷酸盐的复合生成体玻璃，红外与拉曼光谱分析表明其结构与磷酸盐和硼酸盐有显着的差别。 4．在以前研究激光玻璃时，存在一个材料耐热冲击性差的问题，我们所制备的硼磷酸盐激光玻璃，其热学性能和力学性能都比以前制备的单一生成体玻璃要优越。同时，通过适当调整成分，有效抑制了硼的引入对激光玻璃荧光寿命的影响，所制备掺Nd~(3+)和掺Yb~(3+)硼磷酸盐激光玻璃荧光寿命分别为260μs和1000μs，这些性能与磷酸盐玻璃可比，可望成为一种新的激光材料。
卢守迪[2]2012年在《高增益掺Yb~(3+)激光玻璃的研制》文中指出近些年来，超短脉冲激光作为一种重要的激光光源，越来越成为物理学，光电子学，化学以及激光光谱学等学科对微观世界进行科学研究和揭示新的超快过程的重要手段。在激光材料领域，由于玻璃容易制成大尺寸，并具有高均匀性和高光透等特点，可制成大功率激光器，成为人们研究的热点。掺镱激光玻璃由于其能级结构和泵浦方式简单、发光谱宽、量子效率高等优点，有希望成为新一代的超短脉冲激光器的激光工作物质。由于掺镱硅酸盐和磷酸盐玻璃普遍具有脉宽较长，增益谱线尖锐，超短脉冲输出功率低等缺点，因此，为更好的满足超短脉冲激光器的工作要求，寻找高增益带宽的掺镱基质材料成为一项有意义的工作。同时，激光玻璃的发展也在推动着光纤领域的研究和进步，随着光子晶体光纤的诞生，人们开始尝试制备掺镱玻璃介质的光子晶体光纤，其优越的光学性质将使得掺镱光子晶体光纤成为制备超高功率激光器的理想介质。基于以上两个方面，本文开展了研究探索工作，论文主要研究成果如下：1.讨论了掺镱激光玻璃的系统组分选择，以氟磷玻璃为基质，熔制了一系列不同配方的掺镱氟磷玻璃。经过配方优化和性能测试，最终得到受激发射截面为1.62pm2，荧光寿命1.65ms，从而增益系数为2.67的玻璃样品，是实现大能量超短脉冲激光的理想材料，同时也是光子晶体光纤较好的芯棒材料。2.设计了两种结构的高双折射光子晶体光纤，即四大孔的单缺陷椭圆孔包层光子晶体光纤和六大孔的双缺陷椭圆孔包层光子晶体光纤，并分析了其色散特性，发现在椭圆孔包层的光子晶体光纤的纤芯附近增加四个和六个大圆孔能够提高其模式双折射值，同时四大孔结构的椭圆孔包层光子晶体光纤具有较大的x偏振模色散，因此可以将其应用于单偏振模的色散补偿。
林社宝[3]2014年在《新型掺镱碲酸盐激光玻璃的制备与性能研究》文中进行了进一步梳理自梅曼(Malman)成功研制了世界上第一台红宝石固体激光器以来，激光技术发展已经有50多年历史。现在激光技术已经改变了我们生活方方面面，激光技术已经被广泛的应用在工业加工、生物医疗、国防军工等方面。进入本世纪初，美国的国家点火计划，被希望用来解决目前全球能源短缺问题。激光技术再次引起全世界的高度关注。因此作为激光技术的重要组成部分的激光增益介质的研究有着非常重要的意义。稀土掺杂的激光玻璃的研究在第一台红宝石激光器出现的第二年就有Snitzer研制成功。目前作为基质的激光玻璃，已经从当初的硅酸盐玻璃发展到磷酸盐、氟磷酸盐、硼酸盐、重金属（如碲酸盐、锗酸盐和铋酸盐玻璃）等多种玻璃。始于上世纪90年代末掺镱碲酸盐激光玻璃的研究也已经有十多年的历史，但对于碲酸盐玻璃的研究，过去主要局限于TeO2-ZnO和TeO2-WO3系统，主要是由于这两个玻璃体系的成玻范围比较大，玻璃具有良好的热学性能。主要是通过在这两种玻璃体系中添加其他重金属离子，考察玻璃的光学性能及增益性能。对于碲酸盐其他玻璃系统研究很少。由于碲酸盐玻璃具有高的极化率和低的声子能量，有可能制备大的受激发射截面和长的的荧光寿命的稀土激光玻璃，因此研究掺镱的碲酸盐玻璃的其他系统很有必要。本文基于上述原因，对碲酸盐的其他玻璃系统进行掺镱研究。本论文主要有八个章节组成：第一部分是文献综述；第二部分是激光玻璃的制备、测试及光学性能评价参数；第叁部分是掺Yb3+的TeO–Bi2O3–Nb2O5玻璃系统的研究；第四部分是掺Yb3+的TeO2–Nb2O5–BaO–BaF2玻璃系统的研究；第五部分是掺Yb3+的TeO2–PbO–Nb2O5玻璃系统的研究；第六部分是掺Yb3+的TeO2–YF3–Nb2O5玻璃系统的研究；第七部分是掺Yb3+的TeO2–TiO2–Nb2O5玻璃系统的研究；最后一部分是对本文的总结和展望。本文的主要研究结论如下：1、通过对TeO2-Bi2O3-Nb2O5碲酸盐玻璃体系进行Yb3+掺杂。研究了不同含量的五氧化二铌含量对该玻璃系统的光学性能的影响。研究发现，当五氧化二铌含量为15%，该系统玻璃具有最大的发射截面1.36pm2和0.96ms的长的荧光寿命，同时增益系数为1.31ms pm2。通过与现有报道的掺镱激光玻璃的性能对比表明TBN3玻璃具有良好的光学性能。同时我们还对该玻璃的热学性能进行了研究，通过差热分析，我们发现该玻璃的T达到144℃，远远大于100℃要求。说明该玻璃具有足够的稳定性适合制备大的块状玻璃和拉制光纤并使用在光纤激光器上面。2、通过对TeO2-Nb2O5–BaO–BaF2系统玻璃进行Yb3+掺杂。研究了氟化钡取代氧化钡对该玻璃系统的光学性能的影响。研究发现，随着氟化钡取代氧化钡，该系统玻璃的发射截面从1.37pm2减小到1.21pm2，荧光寿命从0.72ms增加到0.96ms，同时增益系数从0.99ms pm2增加到1.16ms pm2。通过与现有报道的掺镱光学玻璃的性能对比表明TBNF0和TBNF3玻璃具有良好的激光增益性能。同时，我们还对该玻璃的热学性能进行了研究，通过差热分析，我们发现TBNF0没有析晶温度，因而ΔT为无穷大，而TBNF3玻璃的析晶温度为566℃，ΔT为128℃，远远大于100℃要求。说明这两种玻璃配方具有足够的热学稳定性适合制备大的块状玻璃和拉制光纤。3、通过对TeO2–PbO–Nb2O5系统的的光学玻璃进行掺Yb3+性能研究，发现不同量的氧化铅对该系统的玻璃的光学性能具有显着的影响。结果表明，随着氧化铅的含量的增加，玻璃的发射截面和增益系数都有显着的增加，当加入15%的氧化铅时候，玻璃会出现析晶，当氧化铅含量为10%时候，该系统玻璃具有最大的发射截面1.51pm2，这是目前报道中最大的发射截面。此时具有的荧光寿命为0.68ms。增益系数达到1.03ms pm2。该系统的玻璃与目前报道的其他碲酸盐系统玻璃相比，性能处于中等。这表明该系统玻璃有望用作新型掺镱碲酸盐激光玻璃。4、通过对掺镱的TeO2–YF3–Nb2O5的光学性能研究，研究了改变YF3的含量对该系统碲酸盐玻璃的光学性能的影响，发现不同量的YF3对该系统的玻璃的光学性能具有显着的影响。研究发现，随着YF3的含量的增加，玻璃的发射截面逐渐降低，荧光寿命和增益系数都有显着的增加，当加入15%的YF3时候，玻璃会出现析晶，当玻璃为10%时候，该系统玻璃具有的发射截面为1.17pm2。此时具有的荧光寿命为0.72ms，增益系数达到0.842ms pm2。该玻璃的激光各项性能都优于TeO2–WO3–Bi2O3的性能。与已经报道的商用玻璃相比，TYN玻璃具有的发射截面1.17cm2仅小于PN玻璃，比其他的商用玻璃的发射截面都大，同时其增益系数0.842ms.pm2也大于FP玻璃，这表明该系统玻璃有望用作新型掺镱碲酸盐激光玻璃。5、通过对掺镱的TeO2–TiO2–Nb2O5的光学性能研究，研究了改变TiO2的含量对该系统碲酸盐玻璃的光学性能的影响，发现不同量的TiO2对该系统的玻璃的光学性能具有显着的影响。研究发现，随着二氧化钛的含量的增加，玻璃的发射截面逐渐增加，当玻璃中氧化钛含量为7%时候，TNT3玻璃具有比较大的发射截面1.36pm2，同时其荧光寿命0.65ms与TeO2–Nb2O5–K2O-Li2O碲酸盐玻璃寿命相当。这样得到增益系数0.88ms.pm2增益值介于TeO2–ZnO–B2O3–BaF2和TeO2–Nb2O5–K2O-Li2O。这表明该系统玻璃有望用作新型掺镱碲酸盐激光玻璃。
戴世勋, 胡丽丽, A, Sugiyama, Y[4]2001年在《一种新型掺镱磷酸盐激光玻璃的性质》文中研究表明制备了可商品化的一种新型大尺寸Yb︰磷酸激光玻璃──NEW/Yb, 并与美国Kigre公司的QX/Yb掺镱磷酸盐激光玻璃的物质、光谱等性质进行对比研究, 结果表明NEW/Yb玻璃的热光稳定性优于QX/Yb玻璃, NEW/Yb玻璃内部玻璃态性质较QX/Yb好, NEW/Yb玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为0.53×10－20 cm2和2.2 ms, 高于QX/Yb玻璃所对应的0.50×10－20 cm2和2.0 ms.
范丽丹[5]2006年在《高热稳定掺镱磷酸盐玻璃的研制》文中指出掺镱磷酸盐激光玻璃中由于Yb~(3+)离子不存在激发态吸收，光转换效率高，荧光寿命长，在同种激光材料中，为Nd~(3+)离子荧光寿命的叁倍多，长的荧光寿命有利于储能。而且泵浦波长与激光输出波长非常接近，量子效率高达90％，掺Yb~(3+)激光材料被视为发展高效、高功率激光器的一个主要途径。 本文分为绪论、光学玻璃的光谱及热稳定性理论、掺镱激光玻璃的光谱理论、实验、结果与讨论五个部分。首先概述了掺镱激光玻璃的研究进展，介绍了掺镱激光玻璃的理论基础，并通过全面系统的实验研究取得了以下主要进展和结果： 由于磷酸盐玻璃热膨胀系数高而导致热稳定性和化学稳定性差、机械强度低，本实验通过改变玻璃组分即添加Al_2O_3和F_2，并改进制备工艺来降低热膨胀系数。 在基质玻璃中引入Al_2O_3使玻璃的热膨胀系数可降低到α=39.23×10~(-7)／℃，引入F_2既达到了除水的目的又降低了玻璃的声子能量，提高了量子效率，并优化了光谱性能，拓展了掺镱磷酸盐玻璃的应用范围。
侯宇[6]2010年在《新型双包层光子晶体光纤及激光玻璃的特性研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的进步,光纤通信网络正在向高速率、大容量发展,实际应用对光纤性能提出了越来越高的要求。双包层光子晶体光纤作为大功率激光器的传输载体,它的特性越来越受到人们的关注。此外,掺镱玻璃也是制作大功率激光器不可缺少的激光介质,人们开始试图将掺镱玻璃介质与光子晶体光纤相结合,制备超大功率的掺镱光子晶体光纤激光器。本论文从理论上分别对新型双包层光子晶体光纤的色散特性和掺镱激光玻璃的光谱特性进行了分析。并且,采用坩埚高温熔融法制备了几种不同组份的掺镱激光玻璃,为制备大功率激光器奠定了基础。论文主要内容包括:首先,以多极法理论为基础,设计了一种新型双包层结构的光子晶体光纤。通过改变其五层空气孔的叁个结构参数(内层空气孔直径,外层空气孔直径,八边形孔间距),理论上实现了色散绝对值在1.32~1.7μm的波段内变化仅为1.55 ps/km/nm的平坦色散特性。并且在此基础上对其限制损耗进行了数值模拟。其次,采用坩埚高温熔融法制备了一系列的掺镱硅酸盐激光玻璃,测试了硅酸盐玻璃的各项性能参数,分析了稀土离子掺杂浓度和玻璃组份变化对激光玻璃光谱特性的影响。最后,对制备出的五种不同组份的掺镱硅酸盐激光玻璃的荧光光谱和吸收光谱进行了分析,从而获得了最佳玻璃组份和工艺条件,对今后的实验具有一定的指导意义。
李蓬[7]2010年在《掺镱激光材料制备及特性研究》文中指出激光玻璃在激光技术应用领域中具有广泛应用,使激光得到了快速的发展,特别是在大功率激光器的研究中,激光玻璃起着极其重要的作用。随着光子晶体光纤的诞生,人们开始设想利用光子晶体光纤的优越特性研究出超大功率光纤激光器,而传统的化学气相沉积法(CVD,此方法利用气态物质在固体表面进行化学反应生成固态沉淀物,作为一种反应产物凝结在衬底上且仍然保持长程无序的结构状态。)对制备掺杂的光子晶体光纤又具有许多不可避免的缺点。本论文采用非化学气相沉积法制备了掺镱激光玻璃和掺镱光子晶体光纤,并对其光谱特性进行了分析,具体内容包括:首先,本文分析了稀土掺杂激光玻璃及稀土掺杂光子晶体光纤激光器的研究现状,继而对稀土掺杂激光材料的理论基础进行了详细论述。其次,研究了稀土掺杂激光玻璃的配方设计和制备工艺。在选用适当仪器的基础上,采用坩埚高温熔融工艺制备了不同组分的多种掺镱激光玻璃样品,并对所制备出的样品进行了差热分析、密度、折射率、吸收光谱和光致荧光光谱等的测试。最后,根据测试结果,结合Yb3+离子光谱和激光性能参数的理论计算,获得了样品的吸收截面σabs、受激发射截面σp、荧光寿命τf和最小粒子数βmin、饱和泵浦强度Isat、最小泵浦强度Imin等参数值,比较了采用F-L法和R-M法两种不同方法计算出的样品受激发射截面,选出激光性能最佳的样品用作掺镱光子晶体光纤的纤芯材料,进行掺镱光子晶体光纤的拉制。
范文成[8]2012年在《掺镱激光玻璃和光子晶体光纤的制备及其特性的实验研究》文中研究说明掺稀土元素的光纤激光器由于其优良的性能和广泛的应用前景，成为近年来备受关注的激光器件。在众多稀土元素中镱离子(Yb~(3+))只有基态和激发态两个能级态，不存在激发态吸收、转换效率高、荧光寿命长、吸收带较宽和不易出现浓度猝灭等诸多优点而受人们的青睐。研制掺Yb~(3+)光纤激光器，要有合适的掺Yb~(3+)光纤作为工作物质。本论文的主要目的是制备出具有良好激光特性的掺Yb~(3+)激光玻璃材料，并将该激光玻璃作为纤芯制备双包层光子晶体光纤。实验测试的综合结果表明：制备的掺Yb~(3+)激光玻璃材料完全满足掺Yb~(3+)光纤激光器的使用要求，论文的研究成果可为研制掺Yb~(3+)光纤激光器提供一定参考。论文内容安排如下：首先，分析了掺Yb~(3+)光纤激光器的国内外研究进展以及双包层微结构光纤激光器的应用前景，详细阐述了掺Yb~(3+)激光玻璃材料的理论基础。其次，使用水溶液加高温熔融法制备出良好吸收特性和荧光特性的掺Yb~(3+)激光玻璃，并对实验过程中Yb的变价问题进行了探讨。最后，用制备出的掺镱激光玻璃作为纤芯，使用堆迭法制备出预制棒并在拉丝塔上拉成光纤，并对光纤的性能进行了测试。双包层结构的光子晶体光纤很好的解决了传统单模光纤纤芯直径较小而无法耦合高功率泵浦光这一难题，它既能使高功率多模泵浦光耦合进光纤中，又能保证激光的单模运转，因此采用了这种双包层光子晶体光纤。
邹快盛[9]2009年在《新型大模场光纤激光材料的设计与制备》文中进行了进一步梳理本论文提出一种全固态结构光子晶体光纤。在该种光纤中,空气孔被低折射率玻璃所替代。光纤芯区采用负折射率差增益导引设计,更容易实现大模场。该光纤不仅易于批量化制作,且具有和常规阶跃折射率光纤相同的切割和抛光等光学加工特性,从而避免了光纤后处理时端面易于污染的缺点。采用等效折射率方法分析了其色散特性,结果表明其无限单模传输模场直径超过80μm。基于高功率光子晶体光纤的热扩散机制,采用有限元数值分析方法分析了全固态光子晶体光纤的热管理能力。结果表明,采用全固态结构有利于改善光子晶体光纤的热性能,从而促进光子晶体光纤功率提高到百千瓦量级,满足更多的工业和军事应用要求。通过高温二次化料熔炼的方法制备了一种新型掺钕氟铅硅酸盐玻璃67SiO_2-10PbO-2PbF_2-12K_2O-8Na_2O-0.76Nd_2O_3-0.24As_2O_3(in mol%),其荧光有效线宽为44.2nm,荧光寿命为586μs,并实现激光输出。在该玻璃基质中掺入镱离子(Yb~(3+)),实现了2.36 ms的长荧光寿命和94.8 nm宽的荧光有效线宽。激光性能评价结果表明,该掺镱氟铅硅酸盐玻璃是实现大能量超短脉冲激光的理想材料。利用制备的掺镱氟铅硅酸盐玻璃成功地制作了模场直径超过100μm的负折射率差导引大模场光纤,并实现M~2因子为2.9的准单模激光增益输出。采用管棒堆积法,成功地拉制了微结构保持良好的全固态光子晶体光纤样品,其中纤芯材料为掺镱氟铅硅酸盐玻璃,微结构包层基础玻璃为wt58玻璃,空气孔被K9玻璃棒所替代,wt58玻璃和K9玻璃的折射率差Δn为4.2×10~(-2)。实验结果表明,全固态光子晶体光纤将是一种高质量新型光子晶体光纤,对未来微纳结构光纤的发展将是一个有益的探索。
刘卓群[10]2012年在《掺镱双包层微结构光纤研制与特性分析》文中提出随着第叁代激光技术的快速发展，光纤激光器凭借其众多优势而受到广泛关注，而具有大模场面积的掺Yb~(3+)双包层微结构光纤则是研制超大功率光纤激光器的理想增益介质。研制掺Yb~(3+)双包层微结构光纤的核心包括纤芯材料的制备与光纤的拉制，并通过对其测试分析来提高光纤性能。本文采用非化学气相熔炼法制备了掺Yb~(3+)纤芯材料并采用排布法拉制成光纤，同时分别对纤芯材料与光纤进行光谱特性研究，具体内容如下：首先，分析了掺Yb~(3+)光纤激光器的国内外研究进展以及双包层微结构光纤激光器的应用前景，详细论述了掺Yb~(3+)双包层微结构光纤的基本理论。其次，完成了纤芯材料配方的设计，包括玻璃基质与掺杂材料的配比设计以及镱离子的掺杂工艺设计，得到最佳的浓度配比，同时还研究了纤芯玻璃的制备工艺，并采用高温熔融法制备出了掺Yb~(3+)纤芯材料。然后，为检测所制备的纤芯材料是否满足设计要求，对所制备的纤芯材料分别进行了物理特性与光谱特性测试，包括组分、密度、折射率、差热分析以及吸收光谱与荧光光谱等特性，分析了各种特性对光纤性能的影响，研究了纤芯材料的光谱特性参数与激光特性参数，以此用于改良配方，优化设计，并通过比较选取性能最好的玻璃样品作为纤芯材料。最后，分别完成了光纤端面结构设计，预制棒制备以及微结构光纤的拉制。其中，纤芯被设计为偏振态结构，以实现激光输出的相干合成，同时设计了双包层结构以提高泵浦光耦合效率，最终利用所制备的纤芯材料拉制出了结构良好的微结构光纤，进而研究了光纤的各种光学特性，包括对其荧光光谱、吸收损耗、数值孔径及光斑模式等特性进行了测试与分析。
参考文献：
[1]. 新型掺镱激光玻璃的研制[D]. 贾明. 中南大学. 2004
[2]. 高增益掺Yb~(3+)激光玻璃的研制[D]. 卢守迪. 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所). 2012
[3]. 新型掺镱碲酸盐激光玻璃的制备与性能研究[D]. 林社宝. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）. 2014
[4]. 一种新型掺镱磷酸盐激光玻璃的性质[J]. 戴世勋, 胡丽丽, A, Sugiyama, Y. 科学通报. 2001
[5]. 高热稳定掺镱磷酸盐玻璃的研制[D]. 范丽丹. 长春理工大学. 2006
[6]. 新型双包层光子晶体光纤及激光玻璃的特性研究[D]. 侯宇. 燕山大学. 2010
[7]. 掺镱激光材料制备及特性研究[D]. 李蓬. 燕山大学. 2010
[8]. 掺镱激光玻璃和光子晶体光纤的制备及其特性的实验研究[D]. 范文成. 燕山大学. 2012
[9]. 新型大模场光纤激光材料的设计与制备[D]. 邹快盛. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）. 2009
[10]. 掺镱双包层微结构光纤研制与特性分析[D]. 刘卓群. 燕山大学. 2012
标签：无机化工论文; 脉冲激光器论文; 光子晶体光纤论文; 激光论文; 荧光材料论文; 荧光寿命论文; 光纤损耗论文; 荧光分析法论文; 光纤带宽论文; 荧光强度论文;