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新型硫系玻璃红外材料的制备及其性能研究

陶光明  
【摘要】: 硫系玻璃具有较低的声子能量、优异的红外透过率、良好的化学稳定性和热稳定性,被认为是具有广泛应用前景的红外传输材料和红外激光基质材料。然而目前的基础材料研究中依然有几个主要的问题制约着硫系玻璃研究与应用的进一步的展。首先,目前在稀土掺杂硫系玻璃的研究中存在的首要的问题就是稀土离子在硫系玻璃中的掺杂浓度不高,大大降低了激光工作介质在泵浦时的泵浦效率。其次,基质玻璃中的杂质离子对稀土掺杂离子发光寿命也有很大的影响。因此,要获得高量子效率,就必须尽可能地降低基质玻璃中-OH含量。同样作为红外传导光纤材料,优秀的可见/红外透过性能也是我们迫切需要的。再者,硫系玻璃的热学性能普遍较差,这也大大降低了玻璃的走向实用化。 针对目前硫系玻璃的基础研究中所存在的问题,本论文的工作主要集中在以下两个方面: (一)制备了新型的可高浓度掺杂稀土离子的硫系基质玻璃,即Dy~(3+):GeGaS-CdS玻璃。测试性能包括可见,近红外吸收光谱、DTA、ICP、XRD、显微硬度、荧光光谱等,并分别进行讨论。测试结果表明,Dy~(3+)掺杂的GeGaCdS玻璃有望作为近红外波段内基于硫系玻璃的激光器、放大器和高亮度光源的潜在的候选材料。 (二)制备了新型的具有优秀红外透过性能的GeGaS-NaF硫系玻璃。对样品进行的性能测试包括红外透过光谱、可见/近红外吸收光谱、DSC、拉曼光谱等。本文创新性地将氟引入到硫系玻璃中。测试结果表明:随着氟的引入,玻璃的可见/红外透过性能明显改善,玻璃的热稳定性提高。氟取代了Ge周围的一个S的位置,形成了[≡Ga←F-Ge≡]结构单元。以上结果表明:GeGaS-NaF玻璃有望作为红外传导光纤的优秀的候选材料。


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