PDF《(O4−x Nx )》

2 ?m 红外波段激 光光纤的玻璃基质需要满足以下要求 [8] : 一是玻 璃的声子能量应较小, 以增大激光上能级粒子数, 从而更容易实现粒子数反转;

二是玻璃应具有良 好的热稳定性, 以保证光纤的抗损伤阈值较高;

三 是良好的拉丝工艺性能;

四是玻璃中稀土离子的 溶解度较大, 以实现光纤激光器件的高增益和小 型化等. 目前, 已在石英玻璃 [9] 、 硅酸盐 [10] 、 碲酸 盐[11] 、 锗酸盐[12] 、 氟化物玻璃[13] 中实现了近2 ?m 的激光输出. 石英玻璃具有很好的机械强度和热稳 定性, 但由于其稀土离子溶解度低、 声子能量较大 (约为

1100 cm?1 ), 难以实现光纤激光器的高增益 和小型化. 氟化物玻璃具有较低的声子能量 (约为

500 cm?1 ), 容易实现近

2 ?m 的激光输出, 但氟化 物玻璃较差的机械性能和热稳定性以及较低的激 光损伤阈值限制了其应用. 重金属氧化物玻璃, 例 如锗酸盐、 碲酸盐玻璃等具有良好的热稳定性、 较 宽的红外透过范围, 受到越来越多的关注, 对其近

2 ?m 光谱的研究也越来越多. 锗酸盐玻璃声子能 量较低, 热学性质较好 [14] , 碲酸盐玻璃脆性较大, 机械性能较差, 但其高的折射率又在一定程度上可 以提高稀土离子的自发辐射概率. 如果将锗酸盐 玻璃和碲酸盐玻璃的优势结合起来, 则有可能得到 一种热稳定性良好、 光谱性质优越的玻璃. 迄今为 止, 鲜有关于 Tm3+ 离子掺杂锗碲酸盐玻璃光谱性 ? 国家自然科学基金重点项目 (批准号: 61177083) 资助的课题. ? 通讯作者. E-mail: [email protected] ?

2014 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 247801-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 63, No.

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247801 质的报道. 本文首先研究了含 GeO2, TeO2 两种玻璃形成 体的锗碲酸盐玻璃的声子能量、 成玻璃特性, 在此 基础上研究了 Tm3+ 离子在其中的光谱行为. 为实 现其光纤制备和近2 ?m 光纤激光奠定了基础.

2 实验玻璃成分为 40GeO2-35TeO2-15PbO-5Al2O3- 2.5CaO-2.5SrO-xTm2O3 (x = 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, 1.5 mol%), 编号记为 G1, G2, G3, G4, G5, G6. GeO2 和TeO2 的纯度为99.999%, 稀土Tm2O3 的纯度 >

99.95%, 其他原料纯度均为分析纯. 采 用传统的熔化工艺, 称取原料

30 g 混合均匀, 在约

1100 ? C 的马弗炉中熔化, 通入氧气以去除玻璃熔 体中的 OH. 熔化

45 min 之后将玻璃液浇注在预热 的模具上. 将玻璃放入退火炉中在转变点温度保温

300 min, 随后关闭退火炉, 并随炉降温. 退火后的 样品加工成

10 mm *

10 mm *

1 mm, 两大面抛光 用于光学性能测试. 玻璃密度采用排水法测试. 玻璃的DSC 曲线由NETZSCH STA409PC 测得, 升温速率为10 ? C/min;

折射率采用棱镜耦合测试, 所用仪 器为 Metricon2010/M;

拉曼光谱用 Jobin-Yvon 公 司的 LabRam-1B 型显微拉曼光谱仪测得, 所用 的激发波长为

488 nm;

用Perkin-Elemer-Lambda

900 UV/VIS/NIR 型分光........