收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超宽带光放大用新型碲团簇掺杂激光玻璃设计、制备及其发光性能研究

谭林玲  
【摘要】:大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的迅猛发展,对光纤通讯领域中的数据传输容量提出了更高要求。数据传输容量取决于光纤放大器的增益带宽,开发新型超宽带光纤放大器已成为光纤通讯技术进一步发展和完善的关键。为此,研制新型超宽带近红外发光增益材料具有重大意义。碲掺杂玻璃具有900~1500 nm超宽带近红外发光,在宽带光纤放大器、可调谐光纤激光器及红外光源等领域具有潜在应用。但是,目前该研究领域仍存在以下问题:(1)碲近红外发光中心难以稳定,发光玻璃基质有限,制备条件苛刻;(2)碲近红外发光机理不明;(3)与稀土掺杂增益玻璃材料相比,碲掺杂玻璃发光效率低;(4)碲掺杂玻璃近红外发光可调性差,光谱覆盖范围有限;(5)碲掺杂玻璃缺乏应用研究。本文针对上述问题,系统设计、制备了碲掺杂锗酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐激光玻璃,并研究了其光学性能。本文取得的研究成果如下:(1)发现一系列可见-近红外发光的碲团簇掺杂玻璃,突破玻璃基质限制。通过设计玻璃组分,调整玻璃结构,以及改变玻璃熔制条件,制备了一系列未曾报道发光的碲掺杂锗酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐激光玻璃。例如纯氧化锗玻璃作为掺杂碲的基质时,未出现发光现象,当加入玻璃网络中间体Al_2O_3时,实现了覆盖600~1500 nm的可见-近红外发光,发光峰位于855 nm。同时,可以被商用808 nm激光激发产生1160 nm发光。另外,在大气环境下熔制的碲掺杂硼酸盐玻璃,未见碲的近红外发光,而在还原气氛熔制条件下,碲掺杂硼酸盐玻璃中产生覆盖800~1500 nm,半高宽大于240 nm的近红外发光。碲团簇近红外发光的出现,为新型超宽带近红外发光材料的研制提供基础。(2)揭示碲近红外发光机理,基于密度泛函理论的第一性原理(DFT)计算预测碲团簇发光潜能。构建碲团簇结构模型,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算一系列不同构型的碲团簇形成能与电子结构特性。根据投影态密度(PDOS)计算结果,碲团簇具有紫外到近红外宽范围可调的发光,这为后续解释碲团簇发光机理,设计碲团簇掺杂材料,提高其发光性能等提供理论基础。(3)提高了碲团簇掺杂玻璃近红外发光效率。通过研究分析碲近红外发光与玻璃组分、结构之间的关系,提出了三种碲团簇近红外发光增强方案:a)选择合适种类和含量的玻璃网络中间体,一方面,增加玻璃网络聚合度和由玻璃环状结构单元组成的拓扑笼尺寸,稳定碲团簇发光中心,增强其发光效率;另一方面,玻璃网络中间体有效分散发光中心,减弱发光中心相互作用产生的非辐射跃迁,进一步增强碲团簇近红外发光;b)优化玻璃网络外体含量,调整拓扑笼结构,有效分散和稳定发光中心D_(2h)-Te_4,增强碲近红外发光;c)寻求合适的Te O_2掺杂浓度,形成均匀分散的碲团簇发光中心,实现其高效发光。(4)实现了碲团簇掺杂玻璃的大范围可调谐发光。玻璃网络外体种类和含量调控,为碲掺杂玻璃实现可调谐宽带发光提供了条件。首先,引入不同种类的玻璃网络外体(Li_2O,Na_2O,K_2O,Mg O,Ca O,Sr O,Ba O),调控碲掺杂锗酸盐玻璃拓扑笼,稳定不同构型的碲团簇,实现碲掺杂多组分玻璃发光覆盖600~1500 nm且大范围可调。然后,随着碱金属K_2O浓度的增加,玻璃结构解聚或缺陷(_OV~?)减少,玻璃基质氧化性增强,促进高价态发光中心D_(2h)-Te_4~+或D_(2h)-Te_4~(3+)形成,有效的提高碲近红外发光效率及拓宽发光范围。总之,通过调控玻璃中碱金属含量或碱土金属种类,能够有效地控制碲团簇构型或价态,实现碲团簇发光大范围可调。(5)结合碲团簇发光性能研究,选择最佳碲团簇掺杂玻璃组分,研究其在玻璃光纤及红外光源的潜在应用。a)玻璃光纤潜在应用:针对磷酸盐玻璃发光材料热猝灭和热衰减严重阻碍了磷酸盐激光玻璃实际应用的问题,研究不同热处理温度以及热循环对碲掺杂磷酸盐激光玻璃发光影响,发现碲近红外发光对温度具有反常依赖关系,这将有利于避免玻璃在退火和光纤拉制过程中热猝灭的产生。同时,通过调控玻璃结构,实现了低聚合度玻璃结构样品零光衰性能。基于上述优异的光学性能,成功拉制了碲团簇掺杂磷酸盐玻璃光纤。这些结果说明碲掺杂磷酸盐激光玻璃在光学器件应用方面具有很大的潜力;b)红外光源的潜在应用:碲团簇掺杂硅酸盐玻璃与商用蓝光460 nm LED芯片组装,改变电流大小,增加蓝光激发光源功率,当芯片电流为400 m A时,在700~1100 nm波长范围内辐射通量达到2.2 m W。碲团簇掺杂玻璃有望作为红外光源应用于食品加工工业和人体生物组织的实时和非破坏性近红外光谱测量。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 彭明营;邱建荣;陈丹平;朱从善;徐雷;;具有超宽带近红外发光的铋激活光子玻璃[J];激光与光电子学进展;2005年12期
2 李永进;宋志国;李臣;万荣华;邱建备;杨正文;尹兆益;王雪;王齐;周大成;杨勇;;结构自还原效应对铋掺碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光的影响[J];物理学报;2013年11期
3 王鸥;于亮亮;杨明钰;金成明;王飞;;一种基于超宽带测距的粒子滤波平滑方法[J];电子设计工程;2019年24期
4 刘金平;刘怡乐;;探究超宽带无线通讯技术[J];通讯世界;2016年23期
5 李雷;;基于超宽带网络的未来互联网技术[J];中国新通信;2017年08期
6 ;2010国际超宽带会议[J];微波学报;2010年01期
7 ;2010国际超宽带会议(ICUWB2010)[J];微波学报;2010年02期
8 杨海波;王艳芬;张传祥;;认知超宽带与IEEE 802.11aWLAN的共存研究[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2010年02期
9 Dennis Laudick;;超宽带对消费者有何意义[J];今日电子;2008年03期
10 姜锡山;;超宽带:无线的未来[J];中国科技投资;2007年01期
11 ;2008年韩国运营商将推出超宽带手机服务[J];电信快报;2007年01期
12 李孝辉;刘娅;张丽荣;;超宽带室内定位系统[J];测控技术;2007年07期
13 周源;;超宽带悄然而至[J];IT经理世界;2007年15期
14 仲玮;曾繁声;张陆勇;;超宽带认知无线电的关键技术研究[J];中国无线电;2007年08期
15 晓灵;;超宽带(UWB)市场在增长[J];中国集成电路;2006年02期
16 李静芳;超宽带离我们还远吗?[J];电子技术;2005年02期
17 ;富士通与Staccato共同销售无线USB和超宽带产品[J];单片机与嵌入式系统应用;2005年12期
18 胡晓鲁;;开拓无线超宽带新用途[J];科学时代;2003年03期
19 李锐君;胡代弟;;基于超宽带与惯性导航融合的定位研究[J];电子制作;2021年07期
20 Rias Al-Kadi;Christoph Zorn;;超宽带的工作原理及其非凡潜力[J];中国电子商情(基础电子);2020年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘熠志;;超宽带宽角扫描Rotman透镜的分析与设计[A];2019年全国天线年会论文集(下册)[C];2019年
2 刘静;李彪;王艳洁;胡金花;倪春;;超宽带高效率连续型F类功率放大器设计[A];2019年全国天线年会论文集(下册)[C];2019年
3 金志峰;张青;宁佰权;徐远超;王彬彬;王寰;;一种小型化超宽带Vivaldi天线设计[A];2020年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2020年
4 李子健;范青;杨涛;;16.6~47.5GHz新型超宽带(UWB)Marchand巴伦的设计[A];2020年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2020年
5 吴竞锋;刘力;张汐;钱嵩松;;一种单层介质的超宽带频率选择表面设计[A];2020年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2020年
6 杨欢欢;李业栋;李桐;吉地辽日;李思佳;曹祥玉;高军;祝婷婷;;一种紧凑型超宽带高效率极化旋转超表面[A];2019年全国天线年会论文集(上册)[C];2019年
7 原艳宁;赵雨辰;席晓莉;;用于天线增益增强的超宽带频率选择表面的设计[A];2019年全国天线年会论文集(中册)[C];2019年
8 尹佳宁;张云华;舒元亮;邓固颖;陈可;;超宽带高增益线极化透射阵列天线设计[A];2019年全国天线年会论文集(上册)[C];2019年
9 杨光耀;刘新;阎焜;叶盛波;纪奕才;方广有;张群英;;一种二维超宽带MIMO阵列的优化配置[A];2019年全国天线年会论文集(上册)[C];2019年
10 张悦;唐国棚;谢育峰;何冠平;郭陈江;丁君;;一种超宽带低剖面紧耦合阵列[A];2019年全国天线年会论文集(上册)[C];2019年
11 万涛;;宽带/超宽带阵列技术研究[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2018年
12 张培艳;刘云;李英丹;李周;;超宽带信道模型分析[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
13 李铁峰;李鸥;周泽文;曾繁景;;发送参考超宽带协作通信系统性能分析[A];第十八届全国青年通信学术年会论文集(上册)[C];2013年
14 赵兴文;颜广;田现忠;;一种基于FPGA的超宽带穿墙雷达回波采集电路设计[A];第九届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2015年
15 苗涛;卢燕飞;冯玉珉;;超宽带在数字家庭个域网中的研究与应用[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
16 宁静;柳平;;超宽带几种传输技术的比较[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
17 张琳;赵兴文;田现忠;杨秀蔚;颜广;;超宽带穿墙雷达人员定位系统设计与实现[A];第十届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2016年
18 肖尚辉;江毅;;一种低采样率的超宽带信道估计算法及其性能分析[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
19 陶祁;王力;张莹;;基于多小波包的认知无线电软频谱适配-超宽带调制方案设计[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2010年
20 谭辉;;吸波材料在超宽带滤波中的应用[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 谭林玲;超宽带光放大用新型碲团簇掺杂激光玻璃设计、制备及其发光性能研究[D];华南理工大学;2020年
2 张航宇;紧耦合天线阵超宽带宽角扫描及低剖面化技术研究[D];电子科技大学;2019年
3 晋良念;超宽带穿墙雷达成像技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
4 王宏;超宽带穿墙雷达成像及多普勒特性研究[D];电子科技大学;2010年
5 刘继斌;时域超宽带紧缩场测量关键技术研究与系统集成[D];国防科学技术大学;2007年
6 李杨;短距离超宽带冲激成像雷达系统研究[D];电子科技大学;2014年
7 李邦宇;超宽带生物雷达成像及生命信号检测关键问题研究[D];沈阳工业大学;2012年
8 宋跃;多频带/超宽带印刷天线及锥削缝隙阵列研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 何禧佳;玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究[D];昆明理工大学;2016年
10 Tran Minh Hau;[D];昆明理工大学;2013年
11 陈子韬;含锰硫化物的近红外发光[D];华南理工大学;2020年
12 贺元吉;爆电能源高功率超宽带脉冲发生器研究[D];国防科学技术大学;2001年
13 许贝贝;Bi掺杂超宽带近红外发光材料的设计,制备和光学性质研究[D];浙江大学;2014年
14 张垒;提高连续光近红外脑功能检测灵敏度的研究[D];华中科技大学;2015年
15 陈丹丹;近红外聚合物量子点的设计制备及活体荧光成像研究[D];吉林大学;2017年
16 周时凤;超宽带光放大用新型发光材料的设计,制备和光学性能研究[D];浙江大学;2008年
17 王明阳;非合作超宽带冲激无线电信号检测技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
18 姜训鹏;基于光谱/空间信息的肉骨粉近红外显微成像分析方法研究[D];中国农业大学;2014年
19 王敏;超宽带无线电技术的若干问题研究[D];西安电子科技大学;2005年
20 陈阳;毫米波超宽带高效率功放芯片关键技术研究[D];电子科技大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 郑燕;射电望远镜超宽带馈源天线研究[D];湖南大学;2019年
2 徐文强;探地雷达超宽带高功率信号源的设计[D];电子科技大学;2019年
3 孙之捷;高灵敏度超宽带射电天文望远镜馈源的设计研究[D];南京邮电大学;2019年
4 张暖峰;超宽带无芯片RFID测距的研究[D];华南理工大学;2019年
5 李少博;超宽带ELEVEN馈源天线的设计与改进[D];西安电子科技大学;2019年
6 刘志俣;基于集成基片间隙波导毫米波超宽带宽缝天线研究[D];云南大学;2019年
7 舒元亮;新型超宽带隐身超表面的研究与设计[D];武汉大学;2019年
8 闫旭;超宽带射频接收机前端关键模块电路的研究与设计[D];中国科学技术大学;2019年
9 徐向阳;基于UWB生物雷达的心跳呼吸提取技术实现[D];西安电子科技大学;2018年
10 胡腾飞;超宽带射频功率放大器的研究与设计[D];中国科学技术大学;2019年
11 郑仁平;超宽带高精度ALC系统射频前端的研究与应用[D];电子科技大学;2019年
12 杨洋;微波多层超宽带功率分配网络的研究与设计[D];南京理工大学;2018年
13 刘元博;毫米级分辨率非接触式医疗雷达硬件实现研究[D];西安电子科技大学;2018年
14 贺怡;一种基于对数周期天线理论的超宽带馈源设计[D];西安电子科技大学;2018年
15 华博宇;超宽带频率选择表面稳定性研究[D];南京航空航天大学;2018年
16 卢保军;应用于平方公里中频阵的超宽带相控阵的研究[D];合肥工业大学;2018年
17 侯绍林;基于机器学习的超宽带纺织品含水量微波检测研究[D];东华大学;2018年
18 王晓彤;CMOS超宽带开关的电路设计[D];电子科技大学;2018年
19 吕俊杰;超宽带微波功率放大器研究[D];电子科技大学;2018年
20 鲍鸿飞;低剖面强互耦超宽带相控阵低散射技术研究[D];电子科技大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 胡珉琦;5G,“超宽带”时代的未来通信[N];中国科学报;2014年
2 记者 李雁争;5G技术催热超宽带产业生态[N];上海证券报;2018年
3 本报记者 聂晓飞;四大机会窗带动超宽带全球升温[N];通信信息报;2016年
4 ;超宽带时代正在到来[N];人民邮电;2017年
5 华为;以“智慧”释放超宽带的力量[N];通信产业报;2017年
6 众文;第二届全球超宽带高峰论坛即将开幕[N];人民邮电;2015年
7 本报记者 张颖洁;超宽带部署带动新一轮产业升级周期[N];通信信息报;2016年
8 本报记者 曾娅;“超宽带”将以从未想象的方式连接世界[N];人民邮电;2014年
9 本报记者 姚春鸽;面向商业成功 释放超宽带潜能[N];人民邮电;2013年
10 吴巍 李宏宇;203所 超宽带捷变频技术国际领先[N];中国航天报;2011年
11 ;速度创造超宽带 利益引发标准之争[N];中国高新技术产业导报;2004年
12 晓涛、昊天编译;超宽带:比蓝牙更优越[N];计算机世界;2004年
13 记者 高远心;更多超宽带产品加速问世[N];电子资讯时报;2008年
14 ;超宽带应用将超过Wi—Fi[N];人民邮电;2007年
15 张建铭;UWB超宽带产业发展受关注[N];网络世界;2006年
16 棠君;蓝牙、超宽带将融合?[N];电子资讯时报;2005年
17 记者 郑恺 董思;超宽带芯片等9项目签约[N];深圳商报;2019年
18 王永吉;佛山电信推出“1000M”光纤超宽带[N];人民邮电;2016年
19 中国电信上海研究院研究员 张力平;固网超宽带要创新商业模式[N];通信产业报;2016年
20 中新;超宽带新技术助您隔墙长眼[N];厂长经理日报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978