光热敏折变玻璃的制备及其Bragg体光栅特性研究

摘要

光热敏折变（Photo-Thermo-Refractive，PTR）玻璃是一种硅酸盐光学玻璃，其紫外光照部分经热处理后由于析出纳米NaF晶相能够产生永久折射率调制。因此PTR玻璃也是一种微晶玻璃，由其制作的光学元件继承了微晶玻璃优秀的热学特性和机械特性，同时具有一般无机光敏玻璃耐酸、耐碱的腐蚀性和抗高功率激光损伤特性;由其制作的全息Bragg体光栅具有优异的光谱和角度选择性，在角选择滤波、激光光束合成、激光光束控制、光电探测及光谱甄别、空间光谱探测等领域有非常重要的意义。
　　 本论文采用高温二次化料熔炼的方法制备了一种SiO2-Al2O3-ZnO-Na2O(F-、Br-)玻璃体系的PTR玻璃，通过测量其透过率光谱，研究了紫外曝光剂量、热处理温度和时间对其光敏特性影响;采用X射线衍射(XRD)和差热分析(DSC)两种手段研究了其光热敏析晶机理。研究结果表明:PTR玻璃的光敏区为280nm～350nm，工作光谱范围为400nm～2700nm，最佳成核温度和析晶温度分别为490℃和595℃，析晶晶相为NaF晶体。采用双光束干涉方法与“两步法”的热处理工艺在PTR玻璃中制备了空间频率为1000mm-1的Bragg体光栅，光栅的相对衍射效率达到91％，并采用制备的Bragg体光栅开展了角选择滤波能力演示实验，验证了其角选择滤波能力。

目录

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摘要

第一章 引言

1.1 光敏玻璃和全息技术

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外基于光敏玻璃光栅的研究

1.4 本论文研究的主要内容

第二章 微晶玻璃基础理论研究

2.1 玻璃的通性与结构

2.1.1 玻璃的通性

2.1.2 玻璃的结构

2.1.3 玻璃的形成

2.2 微晶玻璃

2.2.1 玻璃的成核

2.2.2 玻璃的析晶

2.2.3 微晶玻璃的成核与析晶

2.3 光热敏折变微晶玻璃

第三章 光热敏折变微晶玻璃的制备及性能测试方法

3.1 成分的选择

3.2 制备工艺

3.3 样品的处理及性能测试方法

3.3.1 热膨胀的测量

3.3.2 差示扫描量热分析(DSC)

3.3.3 X射线衍射分析

3.3.4 透过率的测量

3.4.5 损伤阈值的测量

第四章 性能测试结果及分析

4.1 PTR玻璃的热膨胀分析

4.2 PTR玻璃的吸收光谱分析

4.3 PTR玻璃的DCS分析

4.4 PTR玻璃的XRD分析

4.5 PTR玻璃的损伤阈值

4.6 本章小结

第五章 基于PTR玻璃的Bragg体光栅的制备

5.1 理论分析

5.2 Bragg体光栅的设计

5.3 Bragg体光栅的制备

5.3.1 光栅的紫外光写入

5.3.2 光栅的热处理

5.4 Bragg体光栅的性能测试

5.4.1 衍射效率测试

5.4.2 角选择特性测试

5.4.3 基于Bragg体光栅的角选择近场滤波研究

5.5 本章总结

第六章 总结与展望

参考文献

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致谢