Yb/Er/Tm共掺铋酸盐玻璃光谱性质的研究

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摘要：铋酸盐玻璃是常见的重金属氧化物玻璃中的一种，它是以Bi2O3为主要的玻璃网络形成体，高非线性折射率，较低的熔化温度和玻璃转变温度，以及无毒性等特点。而且，铋酸盐玻璃具有高折射率、良好的红外传播特性和较低的声子能量，从而可以作为一种优良的红外发光材料。本文探究的是Yb3+，Er3+，Tm3+离子共掺在铋酸盐中的红外光谱性质。玻璃组成为50Bi2O3 -20B2O3 -20SiO2 -0.3Er2O3 -1.2Tm2O3 -xYb2O3 （x=0,0.6,1.2,1.8）。通过改变Yb3+离子的浓度，研究其光谱性质，发现Yb3+的掺杂对于Er3+的红外发光有较大的促进作用，Er3+，Tm3+的相互作用对其上转换发光有消除的影响。48311

毕业论文关键词：铋酸盐玻璃；稀土掺杂；光谱图；红外发光

Spectroscopic properties of Yb/Er/Tm doped bismuth glasses

Abstract: Bismuth glasses are important heavy metal oxide glasses and its main network former is Bi2O3.Bismuth glasses have the ideal properties of high nonlinear refractive index, lower melting temperature, lower glass transition temperature and nontoxic. It can be used as excellent infrared light emitting material because of higher refractive index ,excellent infrared transmission performance and lower phonon energy. This thesis mainly explore the infrared spectral properties of Yb3+，Er3+，Tm3+ co-doped bismuth glass. The glass composition is 50Bi2O3 -20B2O3 -20SiO2 -0.3Er2O3 -1.2Tm2O3 -xYb2O3（x=0,0.6,1.2,1.8）.By changing the concentration of Yb3+ and studying the spectral properties ,it is found that the doping of Yb3+ has a great effect on the infrared emission of Er3+ and the interaction between Tm3+ and Er3+ has an effect on the elimination of the up conversion luminescence.

Keywords: bismuthate glasses；rare-earth doping；spectrogram；infraluminescence

1 文献综述 1

1.1 选题的背景及意义 1

1.1.1 1.5微米近红外在光传输的作用 1

1.1.2 2-3微米光子玻璃的研究意义 2

1.2 选题依据 3

1.2.1 铋酸盐玻璃 3

1.2.2 稀土离子在玻璃中的发光 3

2 实验部分 9

2.1 实验 9

2.1.1 实验流程 9

2.1.2 具体操作过程 9

2.1.3 实验中用到的工艺和其作用 10

3 实验结果 12

3.1 样品形貌 12

3.2 红外透过光谱分析 13

3.3 吸收光谱分析 14

3.4 1.5微米左右的荧光激发光谱分析 16

3.5 2.7微米左右的荧光激发光谱分析 17

3.6 能级分析 18

4 总结 20

致谢 21

参考文献 22

1　文献综述

1.1　选题的背景及意义

进入第二十一个世纪，信息量激增，人们对信息传输能力和速度提出了更高的要求，由于光子作为信息传输的载体比电子作为信息传输的载体的速度要快得多，光子比电子响应时间短，光频率比无线电频率高得多，不存在电磁干扰等限制，因此光通讯技术得到了日益深入的发展和广泛的应用，如今光纤通讯的主要材料是透明度高的二氧化硅玻璃，近年来还有些新的光纤材料，其光学性能要比二氧化硅更好，光损耗小得多，几千公里的光信号传输不需要任何中继站。随着信息技术的发展，我们需要种类结构更多的、光学性能更优的光纤通讯材料。另外，发光玻璃还作为重要的激光材料得到国内外研究者的关注，作为激光玻璃，在国内外，主要材料是硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐这几种玻璃为基质玻璃，但它们的熔融温度的材料一般达到1400℃，温度过高。给生产和加工造成很大的困难，因此我们需要寻找一种熔点更低的光学玻璃。