本文主要研究内容
作者曹江坤（2019）在《S+C+L+U波段发光铋掺杂玻璃与光纤研究》一文中研究指出：铋(Bi)激光玻璃与光纤已成为新一代激光介质,在超宽带光放大器及可调谐激光器领域展示出重大潜力。但传统Bi玻璃的近红外发光多集中于O波段(1260-1360 nm)之前,难以拓展到重要的S(1460-1530 nm),C(1530-1565 nm),L(1565-1625 nm)及U(1625-1675 nm)通信波段。实现Bi在石英低损耗窗口的宽带发光有助于通过单种元素掺杂在单一波长下实现整个光通信窗口的光放大。这种超宽带光放大器的实现有可能从根本上突破现代通信系统的速率和容量瓶颈。除此,目前铋掺杂玻璃面临发光弱、Bi分布不均匀及热猝灭严重等问题。实现高效、超宽和发光中心稳定的Bi近红外发光将有助于从根本上解决Bi激光介质的增益及带宽问题,为覆盖整个近红外区域可调谐激光器的实现奠定基础。针对Bi激活玻璃与光纤存在的这些关键问题,我们设计、制备并研究了一系列Bi掺杂多组分玻璃。本文取得的研究成果如下:(a)解决了Bi掺杂玻璃发光效率低的问题。我们首次提出通过氮化物掺杂结合玻璃局域结构剪裁实现了超低Bi掺杂浓度下发光的强化和稳定。氮化物掺杂不仅使得Bi近红外发光被提升1000倍,还大大强化了其特征吸收。经过氮化物掺杂后的低浓度Bi掺杂样品与最优化Bi掺杂浓度样品的发光强度和带宽相当,并保持了其长寿命的特点,其荧光寿命是掺杂最优化Bi浓度样品的寿命的2倍。并且,我们在典型硼酸盐及磷酸盐玻璃体系中对结论进行了验证。这种在不显著改变玻璃网络结构的情况下优化Bi掺杂玻璃近红外发光特性的方法解决了低浓度Bi掺杂的发光效率问题,并有助于设计和制造高效发光的Bi掺杂多组分玻璃与光纤。(b)解决了Bi掺杂玻璃发光带宽窄的问题。我们通过还原及氮化物掺杂,在保证Bi高效发光及长寿命的情况下,首次实现了覆盖750-1900 nm的超宽带、可调谐、长寿命的超宽带近红外发光,其半高宽高达650 nm。赋予Bi近红外玻璃覆盖生物成像窗口和光学通信窗口(O-U波段)的超宽带近红外发光。另外,我们在硅锗酸盐、硼锗酸盐和磷锗酸盐玻璃中验证了该策略的普适性。Bi掺杂玻璃近红外发光的显著增强和拓宽有助于Bi掺杂新型超宽带近红外发光材料与器件的开发和应用,为新型Bi掺杂多组分光纤及光纤激光的设计、制备和优化打下了基础。(c)解决了Bi掺杂玻璃发光的热衰及玻璃均匀性问题。通过氮化物掺杂及局域剪裁玻璃结构,我们制备了无热衰的Bi掺杂多组分玻璃。研究表明,氮化物掺杂有助于增加玻璃局域刚性,使得玻璃结构更紧凑,从而有利于Bi近红外中心的稳定和高效发光。氮化物掺杂的多组分硅酸盐玻璃在加热到450 K的情况下无热衰现象。这种新型Bi掺杂玻璃的近红外发光在两次循环加热下仍然能够恢复原始发光强度。且氮化物掺杂的多组分玻璃具有良好的均匀性。这些结果为Bi掺杂多组分玻璃及光纤的性能优化奠定了基础。(d)揭示了新型Bi近红外发光行为与玻璃结构的关系。我们通过氮化物掺杂在Bi掺杂的硼锗酸盐及氟锗酸盐玻璃中实现了Bi激活超宽带近红外发射,并详细探究了Bi超宽带近红外发光与玻璃结构的依赖关系。实验结果表明,新型Bi近红外发光中心的发光特性可能受到玻璃结构和声子能的影响,且不同的Bi近红外中心对于玻璃结构的依赖程度不同。这些结果有助于鉴别Bi近红外发光中心的来源,并加深我们对Bi近红外发光行为的理解,为Bi近红外发光的调控提供了借鉴。(e)首次成功制备了氮化物掺杂的新型超宽带Bi激活多组分锗酸盐光纤。我们发现Bi掺杂多组分锗酸盐光纤也展现出了与芯层玻璃类似的超宽带近红外发光,其近红外发光覆盖整个近红外区域(O-U波段)。研究表明Bi近红外中心可以在光纤拉制的二次加热过程中存活。这些结果为近红外发射带宽超过650 nm的Bi掺杂多组分玻璃光纤增益介质及可调谐Bi光纤激光的开发奠定了基础。
Abstract
bi (Bi)ji guang bo li yu guang qian yi cheng wei xin yi dai ji guang jie zhi ,zai chao kuan dai guang fang da qi ji ke diao xie ji guang qi ling yu zhan shi chu chong da qian li 。dan chuan tong Bibo li de jin gong wai fa guang duo ji zhong yu Obo duan (1260-1360 nm)zhi qian ,nan yi ta zhan dao chong yao de S(1460-1530 nm),C(1530-1565 nm),L(1565-1625 nm)ji U(1625-1675 nm)tong xin bo duan 。shi xian Bizai dan ying di sun hao chuang kou de kuan dai fa guang you zhu yu tong guo chan chong yuan su can za zai chan yi bo chang xia shi xian zheng ge guang tong xin chuang kou de guang fang da 。zhe chong chao kuan dai guang fang da qi de shi xian you ke neng cong gen ben shang tu po xian dai tong xin ji tong de su lv he rong liang ping geng 。chu ci ,mu qian bi can za bo li mian lin fa guang ruo 、Bifen bu bu jun yun ji re cu mie yan chong deng wen ti 。shi xian gao xiao 、chao kuan he fa guang zhong xin wen ding de Bijin gong wai fa guang jiang you zhu yu cong gen ben shang jie jue Biji guang jie zhi de zeng yi ji dai kuan wen ti ,wei fu gai zheng ge jin gong wai ou yu ke diao xie ji guang qi de shi xian dian ding ji chu 。zhen dui Biji huo bo li yu guang qian cun zai de zhe xie guan jian wen ti ,wo men she ji 、zhi bei bing yan jiu le yi ji lie Bican za duo zu fen bo li 。ben wen qu de de yan jiu cheng guo ru xia :(a)jie jue le Bican za bo li fa guang xiao lv di de wen ti 。wo men shou ci di chu tong guo dan hua wu can za jie ge bo li ju yu jie gou jian cai shi xian le chao di Bican za nong du xia fa guang de jiang hua he wen ding 。dan hua wu can za bu jin shi de Bijin gong wai fa guang bei di sheng 1000bei ,hai da da jiang hua le ji te zheng xi shou 。jing guo dan hua wu can za hou de di nong du Bican za yang pin yu zui you hua Bican za nong du yang pin de fa guang jiang du he dai kuan xiang dang ,bing bao chi le ji chang shou ming de te dian ,ji ying guang shou ming shi can za zui you hua Binong du yang pin de shou ming de 2bei 。bing ju ,wo men zai dian xing peng suan yan ji lin suan yan bo li ti ji zhong dui jie lun jin hang le yan zheng 。zhe chong zai bu xian zhe gai bian bo li wang lao jie gou de qing kuang xia you hua Bican za bo li jin gong wai fa guang te xing de fang fa jie jue le di nong du Bican za de fa guang xiao lv wen ti ,bing you zhu yu she ji he zhi zao gao xiao fa guang de Bican za duo zu fen bo li yu guang qian 。(b)jie jue le Bican za bo li fa guang dai kuan zhai de wen ti 。wo men tong guo hai yuan ji dan hua wu can za ,zai bao zheng Bigao xiao fa guang ji chang shou ming de qing kuang xia ,shou ci shi xian le fu gai 750-1900 nmde chao kuan dai 、ke diao xie 、chang shou ming de chao kuan dai jin gong wai fa guang ,ji ban gao kuan gao da 650 nm。fu yu Bijin gong wai bo li fu gai sheng wu cheng xiang chuang kou he guang xue tong xin chuang kou (O-Ubo duan )de chao kuan dai jin gong wai fa guang 。ling wai ,wo men zai gui du suan yan 、peng du suan yan he lin du suan yan bo li zhong yan zheng le gai ce lve de pu kuo xing 。Bican za bo li jin gong wai fa guang de xian zhe zeng jiang he ta kuan you zhu yu Bican za xin xing chao kuan dai jin gong wai fa guang cai liao yu qi jian de kai fa he ying yong ,wei xin xing Bican za duo zu fen guang qian ji guang qian ji guang de she ji 、zhi bei he you hua da xia le ji chu 。(c)jie jue le Bican za bo li fa guang de re cui ji bo li jun yun xing wen ti 。tong guo dan hua wu can za ji ju yu jian cai bo li jie gou ,wo men zhi bei le mo re cui de Bican za duo zu fen bo li 。yan jiu biao ming ,dan hua wu can za you zhu yu zeng jia bo li ju yu gang xing ,shi de bo li jie gou geng jin cou ,cong er you li yu Bijin gong wai zhong xin de wen ding he gao xiao fa guang 。dan hua wu can za de duo zu fen gui suan yan bo li zai jia re dao 450 Kde qing kuang xia mo re cui xian xiang 。zhe chong xin xing Bican za bo li de jin gong wai fa guang zai liang ci xun huan jia re xia reng ran neng gou hui fu yuan shi fa guang jiang du 。ju dan hua wu can za de duo zu fen bo li ju you liang hao de jun yun xing 。zhe xie jie guo wei Bican za duo zu fen bo li ji guang qian de xing neng you hua dian ding le ji chu 。(d)jie shi le xin xing Bijin gong wai fa guang hang wei yu bo li jie gou de guan ji 。wo men tong guo dan hua wu can za zai Bican za de peng du suan yan ji fu du suan yan bo li zhong shi xian le Biji huo chao kuan dai jin gong wai fa she ,bing xiang xi tan jiu le Bichao kuan dai jin gong wai fa guang yu bo li jie gou de yi lai guan ji 。shi yan jie guo biao ming ,xin xing Bijin gong wai fa guang zhong xin de fa guang te xing ke neng shou dao bo li jie gou he sheng zi neng de ying xiang ,ju bu tong de Bijin gong wai zhong xin dui yu bo li jie gou de yi lai cheng du bu tong 。zhe xie jie guo you zhu yu jian bie Bijin gong wai fa guang zhong xin de lai yuan ,bing jia shen wo men dui Bijin gong wai fa guang hang wei de li jie ,wei Bijin gong wai fa guang de diao kong di gong le jie jian 。(e)shou ci cheng gong zhi bei le dan hua wu can za de xin xing chao kuan dai Biji huo duo zu fen du suan yan guang qian 。wo men fa xian Bican za duo zu fen du suan yan guang qian ye zhan xian chu le yu xin ceng bo li lei shi de chao kuan dai jin gong wai fa guang ,ji jin gong wai fa guang fu gai zheng ge jin gong wai ou yu (O-Ubo duan )。yan jiu biao ming Bijin gong wai zhong xin ke yi zai guang qian la zhi de er ci jia re guo cheng zhong cun huo 。zhe xie jie guo wei jin gong wai fa she dai kuan chao guo 650 nmde Bican za duo zu fen bo li guang qian zeng yi jie zhi ji ke diao xie Biguang qian ji guang de kai fa dian ding le ji chu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华南理工大学的曹江坤，发表于刊物华南理工大学2019-10-23论文，是一篇关于近红外论文,超宽带论文,波段论文,玻璃结构论文,放大器论文,华南理工大学2019-10-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华南理工大学2019-10-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。