Er/Yb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷中的量子剪裁过程及应用

摘要

信息技术的发展迫切需要开发新型的具有优异的近红外发光性能的光纤通信用发光材料。稀土掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷由于其机械强度高、化学稳定性好和激光损伤阈值高而成为众多同类材料中极具竞争力的一种新型的发光材料。Er<'3+>的<'4>T<,13.2>→<'4>I<,15/2>跃迁处于第三代通信窗口～1530nm，受到科技工作者的普遍关注。本论文对 Er<'3+>/Yb<'3+>共掺的氟氧化物玻璃陶瓷中的近红外发光特性和特殊能量传输通道做了系统研究，为该材料在光纤通信中的应用作理论铺垫。 我们首先利用高温固相法制备Er<'3+>/Yb<'3+>共掺氟氧化物玻璃前驱体，核化温度处理后获得氟氧化物玻璃陶瓷；用X射线衍射和扫描电镜测试证实在玻璃陶瓷中形成了氟化物微晶，理论计算了微晶参数和微晶尺寸；然后通过不同波长激光激发下的荧光光谱分析稀土离子近红外发光的能量传输机制，首次发现在532nm和785nm激光激发下的1530nm发光均存在量子剪裁过程，通过可见到近红外的量子剪裁过程有望大幅度提高1530nm发光效率，同时发现稀土离子在低声子能量的氟氧化物玻璃陶瓷中的发光效率增强；在玻璃陶瓷中的1530nm发光峰的有效线宽较宽近90nm，相比于目前常用的光通信材料，氟氧化物玻璃陶瓷中的1530nm发光峰的有效线宽具有明显的优势，据此对该材料在光纤通信中应用尤其是在掺铒光纤放大器技术中的应用的可行性进行了分析。

目录

文摘

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第一章 绪论

第一节 引言

第二节 氟氧化物玻璃陶瓷的研究现状

1.2.1基质材料

1.2.2稀土离子发光中心

第三节 量子剪裁概念的提出

第四节 选题依据

第二章 氟氧化物玻璃陶瓷的制备

第一节 材料合成的基本方法和原理

2.1.1稀土发光材料的几种常见合成方法

2.1.2玻璃陶瓷的形成

第二节 氟氧化物玻璃陶瓷的制备

第三节 材料的性能表征

2.3.1玻璃基体微观结构的测定

2.3.2扫描电子显微镜分析(SEM)

第四节 本章小结

第三章 Er3+/Yb3+共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的光谱特性

第一节 吸收光谱

第二节 荧光光谱

3.2.1 843nm处发光峰的来源

3.2.2 980nm处发光峰漂移的分析

3.2.3 1530nm处发光峰的特征

第三节 本章小结

第四章 Er3+在氟氧化物玻璃陶瓷中的量子剪裁

第一节 实现量子剪裁的能量传递途径

第二节 氟氧化物玻璃陶瓷中的量子剪裁过程

4.2.1能量传递理论

4.2.2 532nm光激发下Er3+的量子剪裁过程

4.2.3 785nm光激发下Er3+的量子剪裁过程

4.2.4用能量传递理论研究量子剪裁过程

第三节 氟氧化物玻璃陶瓷在光通信中的应用

4.3.1 EDFA的工作原理

4.3.2 EDFA对Er3+发光性能的要求

4.3.3氟氧化物玻璃陶瓷在EDFA中应用的可行性

第四节 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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