PDF《张兴迪 吴越豪 杨正胜 戴世勋 张培晴 张巍 徐铁锋 张勤远》

1 + 2?1/3 ζlν?2/3 + (

3 10 * 2?2/3 ) ζ2 l ν?4/3 + [ 2?1/3 p(n2 g ? 2p2 /3) (n2 g ? 1)3/2 ? 2?1/3

9 ] ζlν?5/3 + O(ν?2 ). (2) 对尺寸参量的定义取波长的微分可得: ?xn,l = ? 2πa λ2 ?λn,l, 代入(2)式可得: ?λn,l = λ2 2πnga * [

1 ? 2?1/3 ζlν?2/3

3 ? (

1 10 * 2?2/3 ) ζ2 l ν?4/3 + 22/3 p(n2 g ? 2p2 /3) 3(n2 g ? 1)3/2 ζlν?5/3 + O(ν?1 ) ] , (3) 其中λn,l 表示模数为 l, 级数为 n 的共振模对应的波 长, a 为微球半径. 由(3) 式可计算出两个相邻角量 子数回廊模式谐振峰的光谱间距.

3 实验实验采用典型的熔融淬冷法制备组分为1.3%(质量分数) Tm3+ 掺杂 75GeS2-15Ga2S3-10 CsI(摩尔分数) 块状硫系玻璃. 其制备方法为根 据75GeS2-15Ga2S3-10CsI 分子式计算出各元素的 质量分数, 用电子天平 (精确到 0.0001 g) 逐个称量 出高纯度单质Ge, Ga, S, Tm和化合物CsI的质量. 将称取好的原材料通过桶状锡箔纸送入经过除杂 质处理的石英管中. 将石英管进行抽真空和封管 操作后, 放入预先设置好熔制曲线的自制高温摇摆 炉具内进行

24 h 的熔制. 将熔制好的玻璃进行快 速水冷, 并放入预先设置好退火曲线的退火炉具 内进行均匀性降温 (温度分阶段缓慢降低, 以减小 144205-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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144205 玻璃内部的硬力, 使玻璃易成形). 将经过退火成 形的圆柱形硫系玻璃取出, 用金刚线切割并加工 成9mm * 0.5 mm 双面抛光的样品, 用于块状玻 璃吸收光谱和荧光光谱的测量;

剩余部分用研钵研 磨成粉末, 用于制备硫系玻璃微球. 与实验室前期 制备的掺 Nd3+ , Er3+ 硫系玻璃微球工作相比, 本 文制备的掺 Tm3+ 硫系玻璃更不易制备成型, 体现 为需要更高的炉腔温度 (1000 ? C) 和更高的出炉温 度(820 ? C). 图1(a) 展示了实验室自制的掺 Tm3+ 块状 GGS 硫系玻璃样品. 图1(b) 为块状 GGS 硫 系玻璃的吸收光谱图. 图1(b) 中黑色曲线为实验 数据, 红色曲线为根据实验数据拟合的平滑曲线. 由图

1 (b) 曲线可见, 块状玻璃在

695 和799 nm 附 近吸收最强. 实验选择用

808 nm 半导体激光器 (LEO, 型号: LE-LS-808-80TFCS)作为抽运源. 根 据图

1 (b) 曲线显示, 此硫系玻璃样品在

808 nm 抽 运光波长处的光谱吸收系数约为

799 nm 吸收峰值 处的74.27%. 将切割剩余部分的块状 GGS 硫系玻璃研磨 成粉, 再将玻璃粉末倒入细孔筛中进行筛选. 选 出孔数为

80 目 (孔径为 0.2 mm) 至320 目 (孔径为 0.048 mm) 之间的玻璃粉末, 将其混合均匀, 并用 超声波进行反复清洗. 将清洗后的粉末烘干, 并置 入通有惰性气体保护的自制垂直加热炉具内. 在 表面张力作用下, 熔融的玻璃粉末逐渐形成球形液 滴, 最终在收集冷却系统内形成固态硫系玻璃微 球. 课题组自制的炉具可同时制备上千颗高质量的 硫系玻璃微球. 图2(a) 展示了实验一次性制备的 约100颗Tm3+ 掺杂硫系玻璃微球. 图2(b)展示了 后续实验所用的直径为 72.84 ?m 的硫........