KCI衬底增透膜

本发明所述KCl衬底三层耐潮增透膜,吸收10.6μm波长CO_2气体激光束很小,能透足量的0.6328μm波长He-Ne激光束。第一层(紧贴衬底)是As_2S_3层,光学厚度是2.438～2.65μm,第二层是PbF_2层,1.259～1.363μm,第三层是AS_2S_3层,0.959～1.03882μm。图2是第二层As_2S_3(即第三层)的光学厚度从预调的光学厚度增大和减小4％时,本膜系的反射与波长的关系。     

532nm光诱导下低损耗As_2S_3光纤纤芯的光敏性及其光阻断效应现象

实验研究了低损耗硫系玻璃As_2S_3光纤的纤芯在532nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明,光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小,然后随着光照时间延长,折射率变化朝正方向缓慢恢复增加。这两个过程经历的时间和折射率变化的大小均取决于光照功率。光照功率增大到一定阈值时,在恢复过程中,光致折射率变化出现正增加,且随光照功率继续增大和曝光时间延长,折射率变化可增加到约3×10-3。另外,实验初步制备了As_2S_3光纤的布拉格光栅,曝光期间其中心波长先蓝移,后恢复并红移。同时,实验还发现,在近带隙光照下As_2S_3光纤出现光阻断效应现象,其截止效率约为55%。     

BST-SiO_2-B_2O_3系铁电微晶玻璃陶瓷的制备和研究

采用sol-gel工艺制备了(Ba0.5Sr0.5)TiO3(BST)-SiO2-B2O3系铁电玻璃陶瓷。对其显微结构进行了分析,并通过阻抗分析仪测试其介电温谱(–50~+100℃)。结果表明:SiO2-B2O3系BST铁电玻璃陶瓷的相结构为立方钙钛矿相,显微结构呈微晶结构,当BST相与玻璃相的摩尔比为4:1时,颗粒平均粒径为1.35μm。随着SiO2-B2O3玻璃相含量的增加,εr明显降低,同时居里峰宽化,tC向低温方向移动。     

掺Er~(3+)碲硼酸盐玻璃1.53μm波段荧光强度提高研究

用高温熔融法制备了系列70TeO2-(25-x)B2O3-xGeO2-5Na2O(x=5,10,15和20 mol%)掺Er3+碲硼酸盐玻璃。为提高1.53μm波段的荧光发射强度,测试了玻璃样品的吸收光谱、红外透射谱、1.53μm波段荧光谱及4I13/2能级Er3+荧光寿命,结合Judd-Ofelt(J-O)理论分析了Er3+光谱特性随玻璃组分含量的变化,进而研究了玻璃中OH基对1.53μm波段荧光强度的影响。结果表明,碲硼酸盐玻璃具有较好的宽带荧光谱特性,其有效带宽大于72 nm;随着玻璃中GeO2逐步替代B2O3,1.53μm波段荧光强度相应提高。同时,通过O2鼓泡除水处理,能减少玻璃中OH基含量并减弱4I13/2能级上Er3+到OH基的无辐射能量传递,从而进一步提高了Er3+荧光寿命和1.53μm波段荧光强度。     

Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射.同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125 μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m.通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1450～1650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质.     

非晶态As-S系薄膜光学性质的光致变化

本文研究了不同组成As-S系薄膜在Ar~ 激光光照下光学性质的变化过程。实验结果表明,As_2S_3。膜具有最大的光学性质光致变化,且显现出是体效应,并讨论了它的结构变化动力学。本文还研究了新鲜As_2S_3膜在退火-照光循环中折射率的变化行为,可逆的折射率变化约为0.03,不可逆的折射率变化约为0.1。     

Er3+掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。     

掺WO3对碲酸盐玻璃热稳定性改善和Er3+/Yb3+掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性能的研究

为得到热稳定性能良好且高强度发光的碲酸盐玻璃,通过在TeO₂-ZnO-Na₂O系统中掺入WO₃,以提高玻璃的抗析晶和热稳定性能。研究结果表明,碲酸盐玻璃的ΔT从不掺WO₃的110℃增加到了WO₃含量为20 mol%时的142℃。在热稳定性研究的基础上,进一步分别研究了单掺Er³⁺和Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃的光谱性质。研究结果表明,在Er³⁺/Yb³⁺共掺条件下,Er³⁺/Yb³⁺之间的能量传递提高了Er³⁺离子对980 nm泵浦光的吸收效率,增强了1.5μm波段发光强度,最终得到了具有高强度1.5μm波段发光的Er³⁺/Yb³⁺共掺碲钨酸盐玻璃,初步证明共掺方式是实现1.5μm波段高强度发光的有效方法。     

ZrF_4·BaF_2系玻璃材料色散性质

本文给出了两种ZrF_4·BaF_2系玻璃材料在0.5-5.6μm波长范围内一些波长下的折射率测量值。两种材料的色散参数曲线在大于1.6μm后很平缓,色散参数值也较小,零色散波长值分别为1.65μm和1.69μm。最后一节给出了ZrF_4·BaF_2系材料的零色散波长计算公式,并对其变化性质进行了讨论。     

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54μm附近的激光,这种激光器广泛应用于光通信、激光雷达和人眼安全激光测距等方面。文章以输出波长为975nm的半导体激光器为泵浦源,采用Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质,成功地实现了平平腔、平凹腔常温下连续输出TEM00模的1.54μm激光。实验结果表明:随着谐振腔腔长的增加,输出激光能量减小,而阈值功率增大。最后采用弯月型输出镜改善光束质量,获得了最大功率为30mW的1.54μm信号光输出。     

AIN／SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3低温共烧玻璃陶瓷

制备了SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃,并且与AlN液相烧结得到低温共烧玻璃陶瓷.分析了样品的相结构、形貌、介电常数、介质损耗、热导率和热膨胀系数等性能.结果表明AlN与SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃在950℃能够很好地烧结.该陶瓷的性能取决于烧结体的致密度和玻璃含量,当w(玻璃)为40%～60%时,陶瓷具有较低的εr(3.5～4.8)和tan δ[(0.13～0.48)×10-2]、较高的λ[5.1～9.3 W/(m·K)]以及与Si相接近的αl(2.6～2.8)×1-6·K-1],适用于低温共烧基板材料.     

全波段光窗玻璃及微晶化

研究了GeSe2-Ga2Se3-MX(M=Cs,K,X=I,Br,Cl)系玻璃的形成和性能。研究表明,这些系统均具有较大的玻璃形成区,其中,GeSe2-Ga2Se3-CsI系统的成玻能力和热稳定性最佳。随碱金属卤化物含量的增加,GeSe2-Ga2Se3-MX玻璃的短波吸收限逐渐蓝移至可见光区(可至550 nm以下),长波截止边无明显变化,部分玻璃在0.6~16μm范围内具有良好的透过率。玻璃的转变温度Tg、显微硬度Hv、断裂韧性K1c和弹性模量E随卤化物的含量增加而减小,而膨胀系数α增大。研究发现,该系统玻璃随热处理温度的提高,首先发生滴状分相,随后在滴状分相区内产生析晶。通过采取合适的热处理制度,研制获得了具有较好的K1c和红外透光性的微晶玻璃。研究结果表明,GeSe2-Ga2Se3-MX硫卤玻璃和玻璃陶瓷是一种具有应用前途的全波段透射和红外透射材料。     

As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压成型

硫系玻璃镜片是新型温度自适应红外光学系统的重要组件之一。随着红外热成像民用市场的日益成熟,对硫系玻璃镜片的产业化技术需求越来越迫切。文中进行了As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压实验,研究并优化出口径21 mm硫系镜片的模压工艺参数。通过模具的补偿修正,获得了完全满足镜片设计要求（PV值小于0.7 m）的模压镜片。此外,研究了模压处理对As2Se3玻璃物理性质的影响,发现模压后As2Se3玻璃的密度、硬度和玻璃转变温度Tg降低,最大透过率提高。通过拉曼光谱测试,分析并讨论了造成这种反常现象的微观结构原因。为今后较大口径非球面硫系镜片的批量制造提供了科学数据和参考。     

Dy~(3+)掺杂Ga-Sb-S玻璃的3～5μm发光研究

制备了一系列Dy3+掺杂新型Ga-Sb-S硫系玻璃,研究了玻璃的热稳定性(玻璃态稳定性)、光学性能、结构和中红外发光性能,通过组分微调改善了玻璃的抗析晶性能,拉制了高光学质量的光纤。结果表明,Dy3+掺杂Ga-Sb-S玻璃具有良好的热稳定性、优异的红外透光性和较低的声子能量,在2.95、3.59、4.17、4.40μm附近表现出较强的发光;少量As替代Sb可显著减弱光纤拉制过程中玻璃的析晶倾向,同时未对玻璃的发光产生显著影响。光谱分析结果显示,Dy3+在Ga-Sb-S玻璃中的2.95μm和4.17μm荧光量子效率分别为88.1%和75.9%,对应的受激发射截面分别为1.1×10-20cm2和0.38×10-20cm2。较高的量子效率和较大的受激发射截面使得Dy3+掺杂Ga-Sb-S玻璃成为极具潜力的中红外激光增益材料。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究

制备了以P2O5,Nb2O5,Na2O,Ga2O3为基质的Er3 ／Yb3 共掺铌磷酸盐玻璃样品,差热分析显示其转变温度高达560℃,表明PNNG玻璃具有较高的热稳定性和离子交换特性。应用Judd-Ofelt理论计算了PNNG玻璃中Er3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参量。同时利用McCumber原理研究了PNNG玻璃在1.53μm处的受激发射截面和带宽,其值分别为σe(λ)=6.9×10-21cm2,△λ=55.7nm,结果表明重金属氧化物Nb2O5的加入提高了PNNG玻璃的折射率,从而提高了玻璃的发射截面和带宽,改善了光学特性。     

AlN/SiO_2-B_2O_3-ZnO-Bi_2O_3低温共烧玻璃陶瓷

制备了SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃,并且与AlN液相烧结得到低温共烧玻璃陶瓷。分析了样品的相结构、形貌、介电常数、介质损耗、热导率和热膨胀系数等性能。结果表明:AlN与SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃在950℃能够很好地烧结。该陶瓷的性能取决于烧结体的致密度和玻璃含量,当w(玻璃)为40%~60%时,陶瓷具有较低的ε(r3.5~4.8)和tanδ[(0.13~0.48)×10–2]、较高的λ[5.1~9.3 W/(m.K)]以及与Si相接近的αl[(2.6~2.8)×10–6.K–1],适用于低温共烧基板材料。     

抽运波长对中红外超连续谱影响的数值模拟

采用数值模拟研究了飞秒脉冲在悬吊芯As_2S_3微结构光纤中传输时,抽运波长对中红外超连续谱产生的影响。通过分步傅里叶算法数值求解广义非线性薛定谔方程,对不同抽运波长的飞秒脉冲在悬吊芯As_2S_3微结构光纤中传输时的传输特性及演化过程进行分析。模拟结果表明,当抽运波长为2300nm时,处于光纤的反常色散区且近零色散波长,可获得宽带且平坦的中红外超连续谱,光谱范围覆盖1.2~7μm;当抽运波长为2500nm时,处于光纤的反常色散区且远离零色散波长,可获得超宽带中红外超连续谱,光谱范围覆盖1.2~7.5μm,但其平坦度略差。该结果对产生中红外超连续谱时选择合适的激光抽运波长,进而优化中红外超连续谱具有重要的参考价值。     

掺铒硫系玻璃光纤的中红外增益特性模拟研究

实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃,测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上,应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74μm波段的增益特性。结果显示,Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱,最大增益值和20dB增益带宽分别超过了40dB和200nm,表明其是可用于中红外2.74μm波段宽带放大的理想增益介质。     

新型硫系玻璃在低成本热成像系统设计中的应用

随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素.新型硫系玻璃在3～5μm和8～14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷红外成像系统.对常用红外材料和新型硫系玻璃的各方面特性进行比较,总结了新型硫系玻璃的优点,并使用新型硫系玻璃分别对两种温度范围的光学系统进行了设计,详细阐述了该材料在低成本热成像系统设计中的使用方法.结果表明:新型硫系玻璃既能满足光学性能,又在一定程度上解决了高成本的问题,可应用于批量生产的红外光学系统之中.     

碱金属氧化物对硼硅酸盐系玻璃/Al_2O_3材料性能的影响

以硼硅酸盐系玻璃和Al2O3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al2O3系LTCC材料。设计玻璃中碱金属氧化物的质量分数为0~6%,研究了碱金属氧化物添加量和烧成温度对玻璃/Al2O3材料的烧结性能、热性能、介电性能和力学性能的影响。随着碱金属氧化物含量增加,玻璃/Al2O3材料的体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗恶化。当碱金属氧化物添加的质量分数为2%,材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为2.84 g/cm3,相对介电常数7.71,介电损耗1.15×10–3(于10 MHz下测试),抗弯强度为158 MPa,热导率为2.65 W/(m·℃),线膨胀系数为7.77×10–6/℃。