Er3+掺杂Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃光谱性质及热稳定性研究

用高温熔融法制备了Er3 掺杂50Bi2O3-(50-x)B2O3-xGa2O3(x=0,4,8,12,15 mol%)系列玻璃,测试了上述玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.分别应用Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er3 强度参数和受激发射截面.研究发现,当Ga2O3含量在mol 8%时,荧光半高宽(FWHM)、峰值发射截面(σpeak e)和4I13/2能级荧光寿命(τm)均达到了峰值,其FWHM和σpeake分别为81 nm和1.03×10-20cm2.热稳定性则随着Ga2O3含量的增加而改善,析晶开始温度(Tx)和玻璃转变温度(Tg)之间的差值(△T)最高达到了261℃.研究表明,含适当重金属Ga2O3的铋硼酸盐玻璃具有较好的光学性能和热稳定性,适合于作为高增益、低噪声的宽带掺铒光纤放大器的基质材料.     

掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究

制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1wt%Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15 mol%).测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质.根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3 离子的强度参数(Ω2=(5.42～6.76)×10-20 cm2,Ω4=(1.37～1.73)×10-20cm2,Ω6=(0.70～0.94)×10-20 cm2),发现随着Nb2O5含量的增加,Ωt(t=2,4,6)先增加后减小.研究表明Er-O键共价性主要受基质玻璃中非桥氧数的影响,而阴阳离子间电负性的影响可以忽略.应用McCumber理论计算了Er3 离子的受激发射截面(σe=(0.77～0.91)×10-20 cm2)和Er3 离子4I13/2→4I15/2发射谱的半高宽度(FWHM=65～73 nm).比较了不同基质玻璃中Er3 离子的荧光半高宽和受激发射截面.结果表明TBN玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种制备宽带光纤放大器的潜在基质材料.     

Er3 /Yb3 共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺的TeO2-WO3-Bi2O3玻璃,研究了该玻璃的吸收和荧光光谱性质.应用Judd-Ofelt(JO)理论计算了Er3+的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t＝2,4,6).Er3+在该玻璃中4I13/2→4I15/2发射的荧光半高宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面为1.03×10-20cm2.其带宽特性FWHM×σpeake乘积优于掺Er3+的硅酸盐、磷酸盐和铋酸盐玻璃,说明这是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料.Er3+在400～850nm波长范围存在着5个上转换发射峰,分别对应Er3+的激发态4I7/2、2H11/2、4S3/2、4F9/2和4I9/2到基态4I15/2的发射,分析了其可能存在的上转换过程.     

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。     

新型掺铒碲酸盐玻璃光谱性质和热稳定性研究

采用高温熔融法制备了掺Er3 :TeO2-B2O3-SiO2-Na2O系列玻璃样品.对样品吸收光谱、发射光谱、差热曲线和Er3 :4I13/2能级的荧光寿命进行了测试和分析.计算得到Er3 的J-O强度参数Ωλ(λ=2,4,6),讨论了SiO2的含量对Er3 在该系列玻璃样品中发光性能的影响.结果表明,SiO2的引入有效提高了玻璃材料的有效发射带宽和热稳定性,有效抑制了材料的荧光上转换效应.同时,计算得到Er3 :4I13/2→4I15/2能级的量子效率为ηmax＝63%.     

La2O3含量对Tm3+掺杂碲酸盐玻璃热稳定性及光学性能的影响

采用高温熔融法,制备了75TeO2-20ZnO-xLa2O3-0.8Tm2O3(x=0、5、10、15mol%)系列玻璃。探讨了La2O3含量对玻璃热稳定性的影响规律;计算了Tm3+在玻璃中的Judd-Ofelt(J-O)强度参数、自发辐射概率、荧光分支比及荧光辐射寿命;分别在473nm和808nm泵浦源下测量了玻璃的荧光光谱,计算了Tm3+在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截面。研究发现,随着La2O3含量的增加,碲酸盐玻璃ΔT(ΔT=Tx-Tg,即初始析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差)从123℃增加到180℃,玻璃热稳定性提高;La2O3的添加有利于提高Tm3+在1.46μm处的荧光性能;当La2O3含量为15mol%时,其FWHM和FWHM×σe值最大,分别为113.2nm和409.33×10-28cm3。     

铒掺杂钠铝硅玻璃成分对其光谱性质的影响

研究了Na2O含量对Na2O-Al2O3-SiO2(NAS)玻璃的光谱性质的影响。利用Judd-Ofelt(J-O)理论和吸收光谱计算了Er^3 掺杂的铝硅酸盐玻璃的Ωt参数、自发辐射几率和自发辐射寿命，分析了Ωt参数与Na2O含量的关系以及与吸收截面，Er^3 离子^4I13 2能级的自发辐射几率和荧光半峰全宽(FWHM)等性质的关系。随Na2O含量的增加．J-O参数Ωt(t=2，4，6)减小，Er^3 离子1533nm的吸收截面和荧光半峰全宽．Er^3 离子^4I13 2能级的自发辐射几率也减小，而Er^3 离子的荧光寿命增大。     

Er3 /Yb3 共掺锗碲酸盐玻璃荧光特性及OH-的影响

制备了Er^3 ／Yb^3 共掺的70TeO2-5LiO2(25-x)B2O3-xGeO2(x=0，5，10，15，20％(mol))系列锗碲酸盐玻璃，测试了其荧光光谱、红外吸收谱以及Er^3 的I13/2能级寿命，并根据McCumber理论计算了E^3 能级中^4I13/2→^4I15/2跃迁的受激发射截面。讨论了OH对此系列玻璃荧光特性的影响。结果表明：此系列玻璃作为掺Er^3 光纤放大器(EDFA)的基质材料具有较好的带宽特性，随着GeO2含量的增加及B2O3含量的减少，Er^3 的荧光强度和^4I13/2能级寿命逐渐提高，OH^-的存在使得Er^3 的荧光强度降低，荧光寿命减小。     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的热稳定性、 Judd-Ofelt理论分析和光谱性质

用高温熔融法制备了一种Er3 /Yb3 共掺的70TeO2-5Li2O-10B2O3-15GeO2玻璃.测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱和上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3 的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比.结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,位于532 nm、546 nm和659 nm的上转换绿光和红光,分别对应于Er3 离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的辐射跃迁,是一种较为合适的宽带光纤放大器和上转换激光器的基质材料.     

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.     

Tm3 掺Li2O-CdO-Al2O3-SiO2玻璃的发光特性研究

通过高温熔融方法合成了Tm^3＋掺Li2O-CdO-Al2O3-SiO2（LCAS：Tm^3＋）氧化物理论，并对其高温热处理和淬火获得一种新型玻璃材料，测量和分析了该材料吸收、激发与发射光谱。高达95％以上近红外透过率表明，LCAS：Tm^3＋玻璃可作为近红外波段高透过率光学玻璃；远大于10^-18cm的积分发射截面、较高的荧光分支比与能形成粒子数反转的荧光寿命表明，LCAS：Tm^3＋玻璃可能成为一种新的激光功能材料。通过淬火获得样品，其发射光谱在400～680nm新生较强的大宽带，且随掺杂浓度的增加而发生蓝移，预示该材料可应用于光存储和全色显示领域，对此原因进行了分析与讨论。     

K_2O-B_2O_3-SiO_2/Al_2O_3 LTCC复合基板材料性能研究

采用K2O-B2O3-SiO2玻璃与Al2O3复合烧结,制备了K2O-B2O3-SiO2/Al2O3低温共烧陶瓷(LTCC)复合基板材料,研究了不同组分含量对体系微观结构和性能的影响。结果表明,复合基板材料的相对介电常数εr和介质损耗均随着Al2O3含量的增加而增加,当Al2O3质量分数为45%时,复合基板材料的介质损耗为0.0085,εr为4.55(1MHz)。抗弯强度可达到160MPa。     

钙铝硼硅玻璃/氧化铝复合材料性能研究

通过高温熔融法制备的CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃粉末与α-Al2O3粉末按照质量分数50:50混合,烧结制备了钙铝硼硅玻璃/氧化铝系低温共烧陶瓷材料,研究了烧结温度对复合材料的物相组成、微观结构、力学性能及介电性能的影响.结果表明,875℃烧结制备的复合材料性能最佳,抗弯强度为164 MPa,介电常数为7.8,介电损耗为0.001 3,热膨胀系数为5.7×10-6/℃,具有良好的综合性能,可用作低温共烧陶瓷基板材料.     

Li_2O-B_2O_3-SiO_2掺杂低温烧结CLST陶瓷的介电性能

通过Li2O-B2O3-SiO(2LBS)玻璃的有效掺杂,低温液相烧结制备了16CaO-9Li2O-12Sm2O3-63TiO(2CLST)陶瓷。研究了LBS掺杂量对其烧结性能、相组成及介电性能的影响。结果表明:通过掺杂LBS,使CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降至1000℃,且无第二相生成。随LBS掺杂量的增加,tanδ显著降低,τf趋近于零。当w(LBS)为10%时,CLST陶瓷在1000℃烧结3h获得最佳介电性能:tanδ为0.0045,τf为4×10–6/℃,虽然εr由105.0降至71.0,但仍属于高εr范围。     

Bi2O3对Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3低熔玻璃结构和性能的影响

采用传统的熔淬技术制得了低熔Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3玻璃,研究了玻璃结构、玻璃特征温度、线膨胀系数(α1)以及密度随Bi2O3含量的变化关系.结果表明:随着Bi2O3含量的增加,玻璃网络中[BO4]取代了部分[BO3],玻璃网络中出现Bi-O结构,玻璃中非桥氧的数量也逐渐增多;软化温度(ts)、玻璃化温度(tg)都是先上升后下降,而线膨胀系数先减小后逐渐增大,玻璃密度先是线性增加,然后增加趋势变大.     

Cr_2O_3掺杂对钡硼硅微晶玻璃的性能影响

采用固相合成法制备了高膨胀系数钡硼硅微晶玻璃材料。通过对该微晶玻璃进行X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)测试分析研究铬掺杂对BaO-B2O3-SiO2力、热、电性能及微观机理的影响。结果显示,热膨胀系数与介电损耗随Cr2O3含量增加而增大,研究表明,加入Cr2O3会促进该体系晶粒的生长,并促使晶相由石英晶相转变为方石英晶相,方石英热膨胀系数较高,其晶相含量增多导致热膨胀系数增大。该体系Cr2O3质量分数为0.5%时,制备出具有较高热膨胀系数(18.44×10-6/℃),较高抗弯强度(187 MPa),较低相对介电常数(5.5)的封装材料。     

B2O3/SiO2比对钡硼硅系微晶玻璃性能的影响

采用固相反应法制备了高膨胀系数的钡硼硅系微晶玻璃,研究B2O3/SiO2比对钡硼硅系微晶玻璃性能的影响,并对其进行了热、力、电性能测试及XRD、SEM分析表征。结果表明:提高B2O3/SiO2比会促进液相烧结的进行,能有效降低烧结温度,并影响晶相组成;但B2O3/SiO2比过高或过低都会破坏材料的力学性能,降低抗弯强度,热膨胀系数和介电常数则随其含量增加呈减小趋势。B2O3质量分数为12%的微晶玻璃在950℃下烧结1h,有大量的方石英相析出,材料的抗弯强度最大。最终制备了具有优良介电性能的微晶玻璃,其热膨胀系数为17.87μ℃-1,抗弯强度为175MPa。     

Bi_2O_3含量对ZnO-BaO-Bi_2O_3-B_2O_3系玻璃性能的影响

用熔融冷却方法制备了ZnO-BaO-Bi2O3-B2O3系低熔点玻璃,研究了Bi2O3含量对所制玻璃热学性能和体积电阻率的影响。结果表明:随着Bi2O3含量的增大,所制玻璃密度和线膨胀系数增大,而膨胀转变温度(tg)、膨胀软化温度(tf)和体积电阻率(ρv)减小;当Bi2O3摩尔分数为0～12%时,随着Bi2O3含量增大,玻璃的tg、tf和ρv显著降低;而当Bi2O3摩尔分数为12%～25%时,这种变化趋势明显减弱。     

掺钛和锆改性的钙硼硅系微晶玻璃之性能

以TiO2、ZrO2为改性剂,制备CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。对其烧结和介电性能进行了研究,并采用XRD,SEM对微观结构进行了探讨。结果表明:添加适量的TiO2或是混合添加TiO2、ZrO2均能改善CaBSi系微晶玻璃的性能。混合添加比单一添加TiO2更有效。结合材料的烧结性能、介电性能和微观结构,以840℃烧成的添加w(TiO2)为2%、w(ZrO2)为2%的试样性能最佳,其εr为7.1、tanδ为3×10–3,在20~400℃之间的热膨胀系数为7.8×10–6℃–1。     

BaO-3TiO_2微波介质陶瓷的H_3BO_3掺杂改性研究

为实现低温烧结,采用固相反应法制备了H3BO3掺杂改性的BaO-3TiO2微波介质陶瓷,研究了H3BO3掺杂量对其烧结温度和介电性能的影响,并与H3BO3掺杂改性的BaTi4O9陶瓷进行了对比研究。结果表明,H3BO3掺杂能使BaO-3TiO2陶瓷的烧结温度降低到950℃,原因是烧结过程中形成了熔点约为899℃的液相BaB2O4。当掺杂质量分数为3%的H3BO3时,制备的BaO-3TiO2微波介质陶瓷具有良好的介电性能:εr=34.1,Q·f=9000GHz(4.0GHz),略优于H3BO3掺杂改性的BaTi4O9陶瓷。