一、用Judd-Ofelt理论计算Tm~(3+)掺杂的磷酸盐玻璃光谱参数（论文文献综述）
魏敏[1]（2021）在《掺稀土碲酸盐玻璃近红外波段光谱特性研究》文中认为掺铒光纤放大器（Erbium-doped Fiber Amplifier,EDFA）具有增益高、噪声低、信号失真低等优点,且放大范围对应着光信号传输的最低损耗区（1530～1565nm）,成为实现大容量和长距离传输的主流通信方式。增益介质作为光纤放大器的核心部分,其基质材料的选择以及稀土离子的掺杂方式对放大器的增益性能有着重要的影响。传统的EDFA以掺铒石英玻璃为增益介质,其铒离子掺杂浓度较低,导致增益带宽也较窄（30 nm）,已经不能满足日益增长的通信需求。因此,探索并制备具有宽带放大能力的光纤玻璃,研究掺稀土玻璃在近红外波段的光谱特性,对于超宽带光纤通信的发展具有重大意义。本文选择具有较好热稳定性和较高稀土溶解度的碲酸盐玻璃作为基质材料,以拓宽掺稀土碲酸盐玻璃在1.5μm波段发射带宽为目的,分析掺稀土碲酸盐玻璃在近红外波段的光学特性,采用多种稀土离子共掺和改变玻璃基质组分的方法,开展对掺Er3+碲酸盐玻璃光谱特性、Er3+/Yb3、Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的制备和光学性能测试、Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+掺杂碲酸盐玻璃的宽带放大特性三方面内容的研究。（1）针对Er3+单掺碲酸盐玻璃放大带宽较窄的问题,研究了碲酸盐玻璃基质及Er3+掺杂浓度对掺Er3+碲酸盐玻璃在1.5μm波段光学特性的影响。通过对比Te O2-Zn O-La2O3和Te O2-Zn O-Na2O两种碲酸盐玻璃进行Er3+掺杂时的吸收光谱和发射光谱,分析两种玻璃基质的稀土溶解度和放大带宽能力;通过计算掺铒碲酸盐玻璃的光谱参数,分析玻璃基质的增益性能。结果表明,Te O2-Zn O-Na2O玻璃基质的稀离子溶解能力和放大带宽能力优于Te O2-Zn O-La2O3玻璃;当Er2O3的掺杂浓度为0.5 mol%时,Te O2-Zn O-Na2O玻璃的荧光半高宽（FWHM）达到了112 nm,受激发射截面为8.8×10-21 cm2,其二者的乘积增益带宽远大于其他玻璃基质。（2）为了解决掺Er3+碲酸盐玻璃对980 nm泵浦源利用率较低以及放大波段单一的问题,提出了利用敏化离子Yb3+离子的宽带吸收提高泵浦效率,通过掺入与Er3+发光中心相近的Tm3+实现碲酸盐玻璃的双波段宽带放大。实验结果表明,掺入1 mol%Yb2O3的掺Er3+碲酸盐玻璃样品在980 nm处吸收截面提高8倍,1.5μm处的荧光强度也提高近两倍,荧光半高宽增大到114 nm;当在碲酸盐玻璃中进行0.5mol Er2O3-0.03 mol%Tm2O3掺杂时,得到了峰值中心为1568 nm（FWHM为118 nm）和峰值中心为1800 nm（FWHM为192 nm）两个发射峰,实现了掺稀土碲酸盐玻璃在1.5μm和1.8μm两个波段的宽带发光。（3）针对目前的EDFA无法对位于零色散窗口的1.3μm波段光信号进行放大以及工作在1.3μm波段的掺镨光纤放大器无法使用980 nm LD作为泵浦源的问题,本文采用多种稀土离子共掺的方式,研究了Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+掺杂碲酸盐玻璃在近红外波段的光谱特性,最终在980 nm泵浦源的激发下,得到了峰值中心为1.35μm、1.53μm和1.8μm,FWHM分别为140 nm、106 nm、140 nm的近红外三个波段的宽带发光。结合吸收光谱计算得到,Er3+离子的最大受激发射截面为7.255×10-21 cm2,增益系数为1.588 cm-1;Pr3+离子受激发射截面为4.343×10-20 cm2,增益系数为16.838 cm-1。较大的发射截面和增益系数表明本文制备的Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+共掺碲酸盐玻璃是一种非常有潜力的近红外增益介质,为高效光纤放大器提供了一种新的玻璃基质材料。
尹浩[2]（2021）在《稀土氟卤化物玻璃中红外发光性能研究》文中研究表明中红外发光材料在医学、遥感、通讯以及成像等方面具有广泛的应用。稀土离子掺杂玻璃材料具有易制备,稀土离子溶解度高等优点,吸引着国内外科研工作者的广泛关注。氟化物玻璃基质具有透过率高,声子能量低,折射率低等优势,适合作为稀土离子掺杂的基质材料。但目前中红外发光材料仍然存在发光效率低,高波长发光数量有限,可调谐性差等问题。基于此,本文通过在氟化物玻璃基质中引入卤素离子和钙钛矿,调节基质的配比、声子能量和声子态密度。另外进行稀土离子共掺杂实验,使稀土离子之间产生有效的能量传递,从而提高红外发光性能。主要研究内容如下:制备了多波长可调谐的Nd/Ho共掺ZBLAN氟（卤）化物玻璃。首先研究了Nd/Ho共掺ZBLAN氟化物玻璃的发光性能,在找到Nd/Ho最佳配比浓度为1:1时,进而引入阴离子调节基质配比,制备了氟卤（Cl、Br、I）化物玻璃。比较了三种卤素离子对样品红外发光性能的影响,结果表明掺I样品的发光性能达到最大值。其在2.0μm和2.9μm的吸收截面积σabs分别为4.16×10-20cm2和2.48×10-20cm2,在2.0μm和2.9μm的发射截面积σem分别为4.57×10-20cm2和2.73×10-20cm2。通过傅里叶变换红外吸收光谱和拉曼光谱分析获得卤素离子可以降低玻璃基质的声子能量和声子态密度。研究了在793 nm和450 nm激光器激发下,Nd和Ho之间的能量传递和发光机理。结果表明在793 nm和450 nm激光器激发下,样品可以在1064 nm(Nd:4F3/2→4I11/2)、2000 nm（Ho:5I7→5I8）和2900 nm（Ho:5I6→5I7）产生红外发光。这就制备成功多波长（793 nm、450nm）激发和多波长（1064 nm、2000 nm和2900 nm）发射的Nd/Ho共掺ZBLAN氟（卤）化物玻璃。制备了CsPb1-xErxBr3钙钛矿氟化物玻璃,并研究了其在2700 nm波段(4I11/2→4I13/2)的发光性能。实验观察到CsPb1-xErxBr3钙钛矿的中红外发光,但材料的稳定性差,CsPb1-xErxBr3钙钛矿氟化物玻璃使得其红外发光性能得到了显着的提高。在980 nm激光器泵浦下,0.05CsPb1-xErxBr3-ZBLAN在近红外和中红外区域的发光分别比ZBLAN-Er高558%和393%。另外,CsPb1-xErxBr3钙钛矿的稳定性也得到了明显的提高。在紫外灯照射数小时后,CsPb1-xErxBr3钙钛矿在520 nm和550 nm附近的发光强度无明显下降。这说明ZBLAN玻璃基质保护了其内部钙钛矿的结构,使其避免了外界条件的侵蚀。XPS能谱表明Er离子取代了Pb离子进入到CsPb Br3内部而成为红外发光中心。通过J-O理论计算的光谱强度参数表明,CsPb Br3钙钛矿的引入提高了Er离子周围的共价性和非对称性,这有利于红外发光性能的提高。通过红外光谱计算了样品在2700 nm波段的吸收截面积为4.67×10-20cm2,发射截面积为5.14×10-20cm2,说明样品具有较强的吸收发射截面积。傅里叶变换红外吸收光谱表明CsPb1-xErxBr3钙钛矿氟化物玻璃具有相近的声子能量,因此样品发光性能的提高可归结于CsPb1-xErxBr3钙钛矿限制了Er离子团簇的形成并提高了其共价性和非对称性。制备了宽谱发射的CsPb1-x（Er/Yb/Ho）xBr3钙钛矿氟化物玻璃,并研究了三种稀土离子之间的能量传递过程和发光性能。在980 nm激光器激发下,Er/Yb/Ho三种稀土离子产生有效的能量传递,使得样品在2700-2900 nm波段产生中红外发光。当Er/Yb/Ho离子的浓度比为1:1:0.25时,2700 nm和2900 nm处的发光强度达到同一水平,这就获得了在2600-3000 nm波段的宽谱可调谐发光样品。通过J-O理论计算的光谱强度参数值表明钙钛矿提高了稀土离子周围的共价性和非对称性,这有助于红外发光性能的提高。计算了样品在2600-3000nm波段的吸收发射截面积,其中吸收截面积为3.14×10-20cm2,发射截面积为3.45×10-20cm2(高于ZBLAY玻璃基质,σabs=0.45×10-20cm2,σem=2.41×10-20cm2)。通过红外光谱预测了Er/Yb/Ho三种稀土离子之间的能量传递机制,结果发现在980 nm激光器激发下,Yb离子将吸收的能量有效的传递给Er和Ho离子,使样品产生有效的红外发光。
宋向阳[3]（2021）在《钬铥共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的设计与制备及性能研究》文中认为2μm波段激光在医学、环境监测、空间通信、军事等领域有重要的应用,因而成为国内外研究的热点。本文针对2μm波段稀土掺杂光纤在光纤激光器实际应用中所面临的两个科学问题,即高增益光纤的稀土掺杂浓度问题、光纤结构优化与单模传输问题,展开研究。第一步,优化设计Bi2O3-B2O3-Al2O3-Ba F2玻璃体系,研究该玻璃的物化与结构特性,分析Tm3+单掺和Ho3+/Tm3+共掺铋酸盐玻璃的辐射特性、增益特性及稀土离子的能量传递过程,优化并确定性能良好的微结构光纤纤芯和包层材料;第二步,系统地分析了MF1和MF7两类微结构光纤的波导结构参数对其模式特性、传输特性和能带特性的影响,研究并确定了适合于实际制备的铋酸盐玻璃微结构光纤波导参数;第三步,制备了Ho3+/Tm3+共掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃微结构光纤,并研究其2μm波段激光特性。论文的主要研究内容以及结果如下:（1）通过样品的示差扫描量热（DSC）、拉曼光谱、XRD图谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和折射率测试分析等,系统研究了Bi2O3-B2O3-Al2O3-Ba F2基质玻璃的物化与结构特性。研究结果表明,该体系玻璃的硼铝反常点位于35 mol%B2O3/10 mol%Al2O3,并且该系列玻璃具有较大的线性折射率和非线性折射率,较好的抗析晶性能（△T≥184℃）,其最大声子能量为1150 cm-1,玻璃网格中存在[Bi O3]、[Bi O6]、[BO3]、[BO4]、[Al O4]和[Al O6]等多种结构单元,为实现稀土离子高浓度均匀掺杂提供了结构基础。由基质玻璃的物化与结构特性研究可见,本文通过Al2O3含量的有效调控,增加了Bi2O3-B2O3-Al2O3-Ba F2系统玻璃对稀土离子的溶解度。（2）基于样品的吸收光谱和荧光光谱,分析了Tm3+单掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃的辐射特性和增益特性。研究结果表明,当Tm2O3掺杂浓度为8 mol%时,可获得最强的1.8μm发射,此时所制备玻璃中Tm3+浓度为2.05×1021 ions/cm3,大于目前所报道的锗酸盐(7.6×1020 ions/cm3)和硅酸盐玻璃(8.35×1020 ions/cm3)。所制备50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2-8Tm2O3玻璃中Tm3+的自发辐射几率Arad为266.58 S-1,辐射寿命τrad为3.15 ms,最大发射截面为5.29×10-21 cm2（1864 nm）,增益系数达到10.87 cm-1（1864 nm）。而Tm3+离子之间的宏观能量转移速率WET可达214.80×10-20 cm3/s,远大于Tm3+掺杂的硅酸盐玻璃,说明在该玻璃样品中可较好地实现Tm3+之间的交叉弛豫过程。（3）系统分析了Ho3+/Tm3+共掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃的辐射特性和增益特性。研究发现,所表征50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2-3Tm2O3-4Ho2O3玻璃中Ho3+的辐射寿命τrad为5.42 ms,发射截面为7.35×10-21 cm2（2050 nm）,其最大增益系数达到7.81 cm-1（2050 nm）,远大于常见的碲酸盐玻璃(1.05 cm-1),且该玻璃具有较大的σemi×△λeff(39.84×10-26 cm3)和σemi×τrad(16.10×10-21 cm2ms),表明所制备的Ho3+/Tm3+共掺玻璃具有良好的增益特性和增益带宽。分析了Tm3+:3F4和Ho3+:5I7能级之间的能量传递过程,其正向能量传递系数与反向能量传递系数的比值为90.44,证明了该体系玻璃中Tm3+对Ho3+具有良好的敏化作用,保证了强的2μm荧光发射。因此,Ho3+/Tm3+共掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃是一种性能良好的激光增益介质材料。（4）研究了MF1和MF7两种50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃微结构光纤的模式特性、传输特性与能带特性。模式理论分析发现,当孔间距Λ、占空比d/Λ和归一化波长λ/Λ完全相同时,中心抽去1个空气孔的铋酸盐玻璃微结构光纤（MF1）的归一化等效纤芯半径Reff/Λ约为抽去7个空气孔的微结构光纤（MF7）的2.3倍;基于等效纤芯半径研究得到,MF1的无截止单模运转条件为d/Λ<0.4,而MF7无截止单模运转的临界d/Λ则远小于0.1,因此实际制备无截止单模MF7难度较大。传输特性研究发现,当占空比d/Λ为0.35、工作波长为2000 nm、孔间距Λ大于12μm时,MF1的限制损耗小于10-5 d B/m,可实际应用。此外,还研究了MF1的色散特性,当MF1的d/Λ固定为0.35时,随着Λ的增加,MF1的峰值负色散系数逐渐减小,同时峰值位置逐渐红移。由此可见,MF1具有灵活的色散特性,有望应用于色散位移光纤。进一步研究发现,该微结构光纤的能带仅与占空比d/Λ相关,且不存在完全光子禁带,因此,所设计的微结构光纤为完全的全内反射型光纤。基于上述研究和分析,本文选取MF1作为基本结构模型,开展Ho3+/Tm3+共掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃微结构光纤预制棒的搭建与光纤制备。（5）研究了Ho3+/Tm3+共掺微结构光纤的制备工艺与激光特性。基于对玻璃材料和微结构光纤理论特性的分析,制备了具有3层空气孔、孔间距12μm、占空比0.35、纤芯直径15.2±0.2μm、端面直径125±0.5μm的Ho3+/Tm3+共掺50Bi2O3-35B2O3-10Al2O3-5Ba F2玻璃微结构光纤,在790 nm激光二极管泵浦下,获得了中心波长2112nm,最大输出功率236 m W的激光输出,其激光斜率效率为12.2%,光束质量因子为1.35。
申冰磊[4]（2020）在《Nd：YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤的制备研究》文中研究指明受激布里渊散射（SBS）限制了单根玻璃光纤极限输出功率的提高,而钇铝石榴石（YAG）晶体的SBS增益系数比玻璃低一个数量级。因此,兼具晶体和光纤优点的YAG晶体光纤可以有效地减小非线性效应和热损伤,同时实现较高功率输出。因此,本文采用Nd:YAG晶体纤芯和高折射率的包层玻璃制备复合光纤,旨在研究稀土掺杂YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤的制备工艺及性能,并研究Nd3+掺杂的磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、石英玻璃、YAG单晶和YAG陶瓷的变温光谱和抗辐射性能,以期获得Nd:YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤在制备工艺上的突破,并通过变温光谱和抗辐射分析为后续研究提供参考和依据。具体内容如下:研究了热磷酸腐蚀法的加热工具、容器、温度对制备小直径的Nd:YAG晶体纤芯的影响,发现利用刚玉坩埚和马弗炉加热至250oC可有效减小Nd:YAG晶体纤芯的直径,得到直径100μm左右的细小Nd:YAG晶体纤芯;利用高温熔融法制备包层玻璃,研究La2O3、Nb2O5、Pb O等组分对折射率、热膨胀和析晶能力的影响,发现增加La2O3、Nb2O5、Pb O含量可增大折射率和热膨胀,玻璃更容易析晶,其中折射率1.805、热膨胀系数6.75×10-6/oC的硼酸盐玻璃在800oC保温15 min后析晶,而折射率1.803、热膨胀系数6.66×10-6/oC的锗酸盐玻璃在700oC保温30 min后析晶。利用光纤拉丝塔制备N3122磷酸盐玻璃毛细管,发现在掉料温度555oC,拉丝温度为521oC条件下可拉制内径在200-300μm的不同尺寸的N3122磷酸盐玻璃毛细管;采用低温坍缩法制备Nd:YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤,得到了长度10 mm,纤芯直径100μm的复合光纤;显微镜观察发现复合光纤仍保持较完整的结构,拉曼光谱测试证明了纤芯与包层之间不存在成分扩散,解决了纤芯非晶化的问题。结合Judd-Ofelt理论分析,研究了Nd3+掺杂磷酸盐玻璃（N3122、N3135）、硅酸盐玻璃、石英玻璃、Nd:YAG单晶与Nd:YAG透明陶瓷的耐温和抗辐照性能。发现升高温度和辐照会增大荧光分支比和有效线宽,降低量子效率,减小吸收截面和发射截面,且发射截面近似为线性变化;温度从30oC升至120oC,N3122、N3135、硅酸盐玻璃、石英玻璃、Nd:YAG单晶和Nd:YAG透明陶瓷的发射截面(×10-20 cm2)从3.27、3.68、1.66、0.86、8.39、5.96分别减小至2.81、3.14、1.31、0.75、8.04、5.6;在0.3388 Gy/min辐射剂量率下辐射17小时,N3122、N3135、硅酸盐玻璃、石英玻璃、Nd:YAG单晶和Nd:YAG透明陶瓷的发射截面(×10-20 cm2)从3.76、3.72、1.7、0.91、8.97、5.99分别减小至3.24、3.42、1.65、0.87、8.66、5.95。
黄东阳[5]（2020）在《偏磷酸锌激光玻璃的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理激光技术是二十世纪四大发明之一,极大促进了社会的进步。激光器的组成主要包括三个部分:激光增益介质、谐振腔和泵浦源。根据增益介质的类型,可以将激光器分为气体激光器、液体激光器和固体激光器。固体激光器结构紧凑、激活离子的浓度大,产生的能量大,其增益系数相对较大,得到了最为广泛的应用。固体增益介质常用的基质材料有激光晶体、陶瓷、玻璃等。由于激光玻璃制备相对简单,因此在大型激光惯性约束聚变装置发展和光通信领域受到广泛的关注,新型激光玻璃的研究也是目前研究热点方向之一。磷酸盐玻璃光谱性能优异、非线性系数小,是大型激光装置首选增益材料。本文概述了一种新型激光基质玻璃偏磷酸锌---Zn（PO3）2,从玻璃的制备工艺、稀土元素掺杂（Dy3+、Nd3+）,以及掺杂后Zn（PO3）2玻璃的物理性能,如密度、折射率和离子掺杂浓度等进行阐述,对玻璃的热学性能和光学性能等进行了系统表征,评价了Zn（PO3）2玻璃的应用前景。综合考虑该玻璃的光谱性能和热学性能,优化选择稀土元素最佳掺杂浓度;并在Nd3+掺杂的Zn（PO3）2玻璃中实现了 1O56nm激光输出。结果表明Zn（PO3）2玻璃是一种优异的激光玻璃基质材料,其在黄光激光输出、白光LED固体照明以及近红外波段激光输出等领域有潜在的应用价值。采用传统的高温熔融法,通过合理设计配比,优化降温速率、温场环境、退火处理等制备工艺,制备出不同稀土元素不同离子掺杂浓度的偏磷酸锌透明玻璃。制备得到的玻璃密度在2.95-3.10g/cm3之间;折射率随着波长变化符合Sellmeier曲线规律,从紫外波段的1.57逐渐减小至近红外的1.54左右;玻璃热稳定性和耐水性较好;SEM图谱显示玻璃质地均匀,没有结晶颗粒,光学均匀性良好。对Dy3+掺杂Zn（PO3）2玻璃进行一系列表征,测量了玻璃的吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱、J-O理论分析、McCumber理论计算发射截面等。其中玻璃的吸收光谱主要有11个吸收峰,对应的中心波长和匹配的基态能级跃迁至不同的激发态能级为4K15/2（321nm）,6P7/2+4M15/2（348nm）,4I11/2（362nm）,4F7/2+4I13/2+4M19/2,21/2+4K17/2（385nm）,4G11/2（423nm）,4I15/2（451nm）,6F1/2,3/2（746nm）,6F5/2（797nm）,6H5/2+6F7/2（895nm）,6H7/2+6F9/2（1O84nm）,6H9/2+6F11/2（1266nm）。利用J-O理论计算得到玻璃跃迁配位场调节参数;利用公式计算出Dy3+离子能级在Zn（PO3）2玻璃中的辐射跃迁几率、荧光分支比和荧光驰豫时间;与实验测量的结果进行对比,误差较小;利用F-L法计算得到的Dy3+掺杂Zn（P03）2玻璃的最大发射截面为2.9×10-20cm2。通过发射光谱和荧光寿命分析,Dy3+掺杂Zn（P03）2玻璃具有优异的光谱性能。表明Dy3+掺杂的玻璃在白光LED和黄光激光领域有潜在的应用价值。对Nd3+掺杂Zn（P03）2玻璃进行热学和光谱学的综合分析。玻璃的吸收光谱集中在紫外到可见光波段,在红外波段有较高的透过率。Nd3+掺杂的玻璃主要吸收峰位于581nm,744nm以及802nm,对应于Nd3+离子从基态4I9/2跃迁到不同的激发态;在802nm泵浦激发下,玻璃在近红外波段有三个发射峰,最强发射峰的中心波长为1053nm。制备了不同Nd3+掺杂浓度的Zn（P03）2玻璃,研究Nd3+掺杂浓度对玻璃的热学性能和光谱性能的影响。随着Nd3+掺杂浓度逐渐增加,玻璃的热导率逐渐降低,从0.05mol%掺杂的0.815W/m·K降低至2mol%掺杂的0.625W/m·K;而玻璃的光谱强度随着Nd3+掺杂浓度的增加呈现出先增强后减小的趋势;当Nd3+掺杂浓度从0.05mol%逐渐增加1mol%时,玻璃的发射光谱强度从最小达到最强。当掺杂浓度的继续增加,发射光谱强度开始降低。玻璃的荧光寿命随着Nd3+掺杂浓度的增加而逐渐减小,当掺杂浓度为0.25mol%,玻璃的荧光寿命为336.09μs。激光输出需要综合考虑热学和光谱性能,选取Zn（P03）2玻璃的最佳Nd3+离子掺杂浓度为0.25mol%进行了激光输出实验。在808nm泵浦下,实现了 1056.72nm波段的激光输出。激光输出最大能量为101.2mW,对应斜效率为7.9%,光光转化效率为5.3%。实验结果表明,Zn（P03）2玻璃是一种新型良好的激光基质材料。
马聪宇[6]（2020）在《2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究》文中指出伴随着激光技术越来越多的进入到人类生活的方方面面,科研工作者对于激光技术的研究也越来越广泛与深入。其中处于固体激光核心地位的激光增益介质对于激光器的激光性能起着至关重要的作用。增益介质的基质材料作为激活离子的载体决定了激活离子能否顺利且有效的进入激光材料,并且也决定了激光材料的热学性能、基本理化性能等;而作为介质发光中心的激活离子由于自身具有丰富的能级以及特征的核外电子排布,可通过能级跃迁向外界辐射能量,进而决定着激光材料的光谱特性。LGS（La3Ga5SiO14）晶体及其同型化合物是一类具有优异性能的压电材料。这些电学上的特点也引起了人们对于探索该类晶体能否成为具有多功能性的全固态激光器件的强烈兴趣。其中LGS系列晶体存在一类由两个或两个以上原子占据同一氧配位体的有序构型-CNGS晶体。CNGS晶体属三方晶系,32点群,P321空间群,非中心对称结构,因此由其结构特点可判断CNGS晶体在非线性光学上也具有潜在的应用价值。相比于LGS晶体,CNGS具有Ga元素含量低、优良的理化性质、良好的机械性能以及易于生长的特点。目前2-3 μm激光在当今社会的应用非常广泛。其中Tm3+在2 μm附近对应于3F4→3H6的能级跃迁,在800 nm附近对应有3H6-→3H4的谱线跃迁,其吸收带覆盖商用LD二极管泵浦的波长范围。Tm3+的电子可吸收LD泵浦至3H4能级,并会以无辐射弛豫的方式跃迁到3F4上激光能级以形成粒子数反转,大大提高了离子的量子效率。此外,Tm3+离子具有相对较长的激光上能级寿命,是典型的三能级系统,并且Tm3+激光器还是重要的可调谐激光光源。而在2.5-3 μm波长范围内,Er3+掺杂晶体由于4I11/2→→4I13/2的能级跃迁能够辐射2.8μm的中红外激光输出,Ho3+掺杂晶体由于5I6→→5I7的能级跃迁能够辐射2.8-3 μm的中红外激光输出。针对以上提及的问题及研究背景,本论文将CNGS晶体这一具有潜在多功能特性的光电材料结合稀土离子复杂能级的发光特性,以探索和研究该材料在近红外至中红外2-3 μm的光谱以及激光性能,其主要研究内容如下:1.Re:CNGS（Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb）晶体的提拉法生长工艺研究本论文利用提拉法分别生长了高质量单掺5 at.%Tm3+:CNGS、较高单掺浓度15 at.%Er3+:CNGS、共掺 1 at.%Ho3+/0.5 at.%Pr3+:CNGS 以及共掺 5 at.%Yb3+/1 at.%H03+/0.5 at.%Pr3+:CNGS晶体,对不同掺杂晶体的生长工艺进行了探索。在晶体生长过程中,我们在化学组份上对CNGS中Ca2+、Nb5+等阳离子格位进行调整,对温场进行改进,同时对课题组之前的CNGS晶体提拉法生长工艺的原料配比、固相合成方法以及生长工艺参数进行优化,通过合理调节生长气氛以及晶体尺寸,对每次晶体的生长条件以及晶体缺陷进行了分析,最终生长出了高质量稀土离子掺杂CNGS单晶。2.Re:CNGS（Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb）晶体结构与基本性能表征论文中我们分别对Tm:CNGS、Ho/Pr:CNGS和Yb/Ho/Pr:CNGS晶体的理论密度和实际密度进行了测量和计算,总体上CNGS的掺杂浓度与其密度呈现出正相关的关系。利用粉末衍射XPRD对晶体的物相进行了分析,确定了稀土掺杂后生长晶体与纯基质晶体的基本结构一致性,同时利用高分辨X射线衍射确定了晶体具有较高的结晶质量,并进一步拟合出了 Tm:CNGS、Ho/Pr:CNGS和Yb/Ho/Pr:CNGS 晶体的晶胞参数分别为 a=b=8.080A,c=4.996A,V=282.47A3、a=b=8.088A,c=4.980A,V=282.181A3与 a=b=8.078A,c=4.9920A,V=282.1081A3。利用Rietveld方法对Ho/Pr:CNGS晶体的结构进行了解析,得到了晶胞结构中的各原子坐标、原子间距、平均键长等数据,为后续的理论计算工作做了准备。最后,通过对生长晶体化学组份以及晶体生长质量的研究,确定了晶体稀土离子掺杂后各离子的掺杂浓度以及分凝系数。3.晶体热学性质的表征与研究作为固体激光增益介质,良好的热学性质是晶体至关重要的属性。介质具有较好的热学性能可以防止晶体在激光震荡时产生例如热透镜效应、介质开裂、光束质量差、多模输出等不利的影响。本论文对Tm:CNGS晶体的热扩散、比热、线性热膨胀进行了测试。计算得到了 Re:CNGS晶体的理论摩尔比热Cv为440.6J/（k·mol）,Tm:CNGS的测量定压比热Cp为0.662]·g-1·K-1,略低于纯 CNGS 晶体的 0.578 J.g-1·K-1,而 Ho/Pr:CNGS 和 Yb/Ho/Pr:CNGS 晶体的比热相对于纯CNGS有所减小。同时,论文对Tm:CNGS晶体的热膨胀性质进行了研究,Tm:CNGS沿物理学X、Z轴的线性热膨胀系数分别为αX=5.88×10-6 K-1与αZ=7.07×10-6 K-1,与纯CNGS相比Tm:CNGS在温度升高时的热膨胀各向异性要更加明显。相比于钒酸盐体系与硼酸盐体系,Tm:CNGS具有较小的热膨胀系数与热膨胀各向异性。在热导率方面,Tm:CNGS晶体的热扩散系数随温度变化幅度较小,但总体趋势表现为温度越高,晶体的热扩散系数越小。300℃时,Tm:CNGS晶体在X方向和Z方向上的热扩散系数λx和λz分别为0.686 mm2 s-1和 0.773 mm2 s-1,热扩散系数分别为 κx=2.963 W/m·K,κZ=3.338 W/m·K。4.Tm:CNGS晶体的光谱性能表征与研究基于Tm3+在2μm的荧光特性,本论文对Tm:CNGS的吸收光谱、荧光光谱以及激光能级寿命进行了测量,最后对Tm:CNGS的连续激光性能进行了表征。对于Tm:CNGS的吸收特性,从400nm至2000nm区间,Tm:CNGS的非偏振吸收光谱在685 nm、793 nm、1211 nm和1669 nm处有强的吸收峰,对应于Tm3+的3H6→3H4能级跃迁,且位于商用LD泵浦源输出波长793 nm处的吸收系数、FWHM和吸收截面分别为2.96 cm-1、15 nm和5.01 × 10-21 cm2。在荧光特性方面,在1888 nm附近的发射峰具有最大的荧光强度,其FWHM约为164nm,且对应于Tm3+的3F4→3H6跃迁2 μm附近的荧光衰减约为2.345 ms。5.Tm:CNGS晶体的连续激光性能表征与研究在Tm:CNGS连续激光的测试中,调节泵浦源与谐振腔参数为纤芯直径100μm、聚焦系统1:2、输入镜IM为R=-200 mm,Toc=5%时可获得最优输出,当泵浦功率为5 W时,可获得最大功率为740mW的2 μm近红外激光震荡,其最大光转换效率为14%,斜率效率为17.07%。
王煜[7]（2020）在《碲酸盐氟氧化物玻璃1-5微米近中红外发光性能的研究》文中研究表明随着红外激光技术的不断发展,1～5μm波段的红外激光在国防、通信、环境监测及医疗等领域得到了广泛的应用。实现红外激光输出需要良好的红外激光材料,而红外激光玻璃与光纤材料是目前重要的激光增益介质。本文着重研究了Nd3+、Tm3+、Ho3+/Yb3+掺杂Te O2-Zn F2碲酸盐氟氧化物玻璃的1–5μm波段近中红外发光性能。对于Nd3+掺杂60Te O2-40Zn F2碲酸盐氟氧化物玻璃,本文研究了低掺杂浓度范围内玻璃的红外发光性能。在808 nm半导体激光器激发下,Nd3+掺杂的玻璃能够产生0.89、1.06和1.33μm波段的红外荧光辐射,各波段的红外荧光辐射强度随着掺杂浓度的增加而明显增强。Nd3+:4F3/2→4I11/2辐射跃迁的最大发射截面为0.797×10-20 cm2。随着掺杂浓度的增加Nd3+:4F3/2→4I11/2辐射跃迁的量子效率略微降低。对于Tm3+掺杂60Te O2-40Zn F2碲酸盐氟氧化物玻璃,本文研究了低掺杂浓度范围内玻璃的红外发光性能。在808 nm半导体激光器激发下,Tm3+掺杂的玻璃能够产生1.46、1.8和3.77μm波段的红外荧光辐射,各波段的红外荧光辐射强度随着掺杂浓度的增加而明显增强,但由于Tm3+之间存在[3H4,3H6]→[3F4,3F4]交叉弛豫过程,1.46μm波段的红外荧光辐射强度在Tm3+的掺杂浓度达到1mol%时开始降低。Tm3+:3F4→3H6和3H5→3F4辐射跃迁的最大发射截面分别为0.590、0.352×10-20 cm2。掺杂浓度较高时稀土离子间可能存在明显的重吸收作用,因此随着掺杂浓度的增加Tm3+:3H4→3F4、3F4→3H6辐射跃迁的量子效率显着降低。对于Ho3+/Yb3+共掺Te O2-Zn F2碲酸盐氟氧化物玻璃,本文主要研究了Zn F2含量对玻璃红外发光性能的影响,并对玻璃的结构和其它相关性能进行了分析研究。在980 nm半导体激光器激发下,玻璃能够产生1.2、2.0、2.85、3.9和4.1μm波段的红外荧光,红外荧光发射强度随着Zn F2含量的增加而明显增强。Ho3+:5I6→5I8、5I7→5I8、5I6→5I7和5I5→5I6辐射跃迁的最大发射截面分别为0.639、0.760、0.985和0.484×10-20 cm2。Yb3+→Ho3+主要通过双声子辅助过程进行能量传递,能量传递系数CDA随Zn F2含量增加而增大,最大为0.99×10-40 cm6/s。Te O2-Zn F2碲酸盐氟氧化物玻璃具有良好的热稳定性、较低的声子能量(约为600 cm-1)与羟基含量、较高的红外透过率（约为70～80%）及较宽的红外透过波段（红外截止波长超过6μm）。
张振[8]（2020）在《红外发光材料制备及辐射发光性能研究》文中研究表明红外发光的波段包含了1-3μm、3-5μm、8-14μm的大气窗口,覆盖了许多重要的特征光谱,因此该波段的发光材料在生物医疗、卫星遥感、武器制导、工业加工、武器突防等领域具有广泛的应用前景。其中近中红外发光材料作为光纤通信和光纤激光器的关键材料,其产生技术主要有稀土离子掺杂发光、半导体发光和非线性发光灯,其中稀土离子掺杂发光在近中红外发光领域一直占有主导地位。稀土离子掺杂形式的发光属于一种非平衡辐射,物质需要在外界作用刺激并偏离原来的热平衡状态,最后以光的形式释放。在近中红外发光材料中研究较多为Ho3+、Er3+、Tm3+稀土离子掺杂玻璃,通过其能级跃迁可以实现Ho3+离子在1.2μm、2.0μm、2.85μm,Er3+离子在1.55μm、2.7μm,Tm3+离子在1.8μm、2.3μm波段附近的发光。可以看出三种稀土离子在3μm附近均有发光,但3μm附近属于水气的强吸收范围,玻璃中以羟基形式存在的水分会对该波段发光效率存在一定的影响。因此,探索降低玻璃基质中羟基含量的研究,对实现稀土离子掺杂高效近中红外辐射发光具有重要的意义。另外,中远红外辐射发光材料作为红外对抗的关键材料,其主要以热平衡的方式辐射,主要以化学反应热和电加热的方式产生。目前关于这方面的研究主要集中在化学反应热方面,利用照明剂、铝热剂、镁-聚四氟乙烯、黄磷、凝固态汽油等燃烧剂燃烧爆炸并释放较强的中远红外辐射。但是这种辐射方式一直存在辐射光谱特征不可控、辐射强度不均匀、持续时间不可控、很难实现长效稳定辐射,因此在中远红外对抗中很难实现仿形对抗的效果。随着目前红外制导技术的成熟,武器制导已经做到了对目标特征光谱以及外形的识别,因此开发一种在中远红外辐射强度高、光谱特征稳定可调、持续时间可控、可以实现外形仿真的辐射材料及器件对国防武器建设至关重要。本论文针对近中红外稀土掺杂玻璃采用了卤化物去羟基、硝酸根离子去羟基、纳米银颗粒引入三种方法,开展了其在近中红外发光波段发光增强的机理研究;针对中远红外辐射陶瓷材料采用水热法制备、柔性基质材料融合、单元器件装配等方法,开展了其中远红外辐射强度增强和相关红外辐射特性的研究。主要成果如下:（1）在Ho3+离子掺杂碲酸盐玻璃（58Te O2-5Na2CO3-35Pb O-Ho2O3-Yb2O3）中使用不同含量的卤化物（Pb Cl2、Pb Br2、Pb I2）分别逐渐取代Pb O,其中引入的氯离子、溴离子、碘离子在玻璃基质中可与羟基发生化学反应,傅里叶变换光谱、发光光谱的特征表明,引入适量的卤化物可提升玻璃在3μm左右的透过率,并且其近中红外发光强度也得到了增强,证明卤化物在玻璃基质中有去羟基的效果。通过吸收光谱和J-O理论计算分析了卤化物引入对Ho3+离子掺杂碲酸盐玻璃近中红外发光性能的影响,Pb Cl2替代含量为35 mol%玻璃在1.2μm和2.0μm的增益带宽分别约为36.661×10-27 cm3和185.6×10-27 cm3,表明氯化物掺杂碲酸盐玻璃对近红外和中红外放大器具有优异的增益效果;（2）在Er3+离子掺杂碲酸盐玻璃（67.5Te O2-10Pb F2-10Pb O-5YF3-5Na F-1Er F3-1.5Yb F3）中使用不同含量的Pb（NO3）2替代Pb O,其中硝酸根离子作为澄清剂在玻璃熔制过程发生分解,所产生气泡可以带走玻璃基质中的水气,并且分解后的硝酸根离子可以产生游离态的活性氧离子,氧离子与羟基发生反应并生成水,因此,通过物理法和化学法的共同作用,最终使得玻璃基质中羟基的含量明显降低。0.6 mol%掺杂的Pb（NO3）2具有最佳的光学性能,其在1.5μm和2.7μm波段的增益带宽分别约为75.1×10-27 cm3和79.1×10-27 cm3,表明硝酸根的引入可以提高改玻璃基质去羟基效果,可作为近中红外激光增益材料;（3）在Tm3+离子掺杂硅酸盐玻璃（50Si O2-45Pb F2-5Pb O-2.5Tm F3）中使用不同含量的Ag NO3替代Pb O,硝酸根离子在玻璃基质中通过化学法和物理法实现了降低羟基浓度的效果,另外通过对玻璃样品进行退火处理得到的纳米银颗粒在玻璃基质中起到了能量传递的效果,进一步提升其近中红外发光强度。对比纳米银颗粒引入前后Tm3+离子的吸收发射截面,结果表明含有纳米银颗粒的样品在1.8μm和3.8μm处最大发射截面值均得到了不同程度的增加,其值达到0.7831×10-20 cm2和0.2774×10-20 cm2,且当粒子布居系数P>0.4时出现了正增益,说明纳米银颗粒的引入使得该玻璃体系具有良好的近、中红外光增益性能;（4）在中远红外陶瓷材料制备方面,通过调节水热法的反应时间和引入表面活性剂最终制得了形貌规整、颗粒尺寸分布均匀的陶瓷材料,并且该材料3-5μm和8-14μm波段发向发射率均在0.9以上。在此基础上,通过热压成型的方法制备了包含高发射率红外辐射材料、柔性基质材料和加热源的单元器件,实验结果表明所有单元器件的光谱特征都与红外辐射材料保持一致,并且其红外辐射强度可以通过调节输入电流实现实时控制。通过按照理论计算实施了装配器件的装配方案,红外热像测试结果证明了其全仿形的效果,并通过计算得到其在不同波段的红外辐射强度。
裴熳亭[9]（2020）在《掺稀土长荧光玻璃的制备与发光性能的研究》文中认为具有长荧光寿命的发光材料在LED器件、激光器、生物成像、应急标牌等光电材料和器件领域应用广泛。发光材料的基质和发光中心离子的选择对于发光材料的发光特性有重要影响,本文选用磷酸盐作为玻璃基质,具有长荧光寿命的铽离子Tb3+为发光中心,研究了 Tb3+在不同化学组成的磷酸盐玻璃基质中的荧光光谱。同时还将Tb3+分别作为能量给予体和能量接受体,分析了 Tb3+在与其它稀土离子或过渡族金属离子共掺于磷酸盐玻璃中时产生的潜在的能量传递过程。本文所有样品均可有效吸收近紫外光的能量。具体的研究内容和结果分别如下:通过高温固相法制备了一系列Eu3+浓度不同的Tb3+/Eu3+共掺磷酸盐玻璃样品,玻璃基质的成分为P2O5-Li2O-Al2O3-B2O3。通过荧光光谱分析可知Tb3+单掺样品在360 nm的激发下呈现出典型的5D4→7FJ（J=6,5,4,3）和5D3→7FJ（J=5,4,3）发射。Tb3+/Eu3+共掺样品中存在Tb3+→Eu3+能量传递机制,Eu3+的掺杂浓度最高（2mol%）时,Tb3+→Eu3+能量传递效率最高,为31.4%。单掺Tb3+样品的荧光寿命值最大,为2.93 ms。通过调节共掺样品中Eu3+的浓度,可以得到发射白光附近区域光的玻璃样品。通过高温固相法制备了玻璃基质成分为P2O5-Li2O-CaO-Al2O3的Tb3+/Mn2+共掺样品。在360 nm的激发下,Tb3+单掺样品呈现出典型的5D4→7FJ（J=6,5,4,3）发射。当共掺样品中Tb3+的浓度为2 mol%,Mn2+的浓度为0.5 mol%时,Tb3+的最强特征发射（541 nm）最强,荧光寿命值最大,为2.88 ms。随着Mn2+浓度的增大,样品的发光颜色沿着绿光区向红橙光区转变。将此前的磷酸盐玻璃基质的配方进行优化,引入三氧化二锑Sb2O3来改善玻璃的结构,通过高温固相法制备了 Tb3+离子浓度不变的Tb3+/Ce3+共掺P2O5-CaO-Na2O-Al2O3-Sb2O3玻璃样品。在270 nm的激发下,共掺样品中的Ce3+可高效敏化Tb3+的最强特征发射542 nm（5D4→7F5）。共掺样品中,Ce3+向Tb3+的能量传递是通过无辐射能量传递实现的。当共掺样品中Tb3+的浓度为0.8 mol%,Ce3+的浓度为0.6 mol%时Tb3+的荧光寿命值最大,为3.78 ms。
张晗[10]（2020）在《硼硅酸盐玻璃中镝离子的近白色荧光发射及其紫外激发适应性拓展》文中研究指明日常生活离不开光源,近些年来人们不断在追求新型光源。稀土(RE3+)的掺杂玻璃由于在发光传感器,固态激光器,信息存储,医学成像和3D显示器等各个方面的广泛应用并且具有其低成本,成型方便,均匀性良好的和透明度高的优点而被认为是潜在的光源。另外,它可以降低照明系统的工艺复杂性和生产成本,有效地避免了温度淬火和荧光粉涂覆工艺所引起的问题。由于玻璃荧光体在照明和显示领域的巨大诱惑,因此可以被广泛使用。在稀土离子中,Dy3+具有广阔的应用前景,Dy3+的4F9/2激发态收到蓝光和紫外激发时会跃迁至基态发出蓝色和黄色光,通过激发波长的调节,能够实现近白色荧光发射成为可能。但是,Dy3+只能被长波紫外线（UVA）有效地激发,而当激发源为UVA时,会产生拖延到可见光区域的现象,这将影响照明的色彩效果,如果采用UVB（中波紫外）和UVC（短波紫外）作为驱动源,则发出的光将比UVA更加纯净,更接近于实际使用。基于以上考虑,本项工作采用高温熔融法制备了一系列Ce3+,Sb3+,Dy3+单掺杂的NLKSB硼硅酸盐玻璃,通过DTA曲线、吸收光谱、Judd-Ofelt参数、激发发射光谱、荧光寿命测试、积分球绝对光谱等测试方法对相关样品进行表征,对样品的物理化学性能进行了分析,并且获得了相关的光度学参数,基于相关测试结果和参数分析了应用前景。本课题在目前阶段取得的进展如下:（1）DTA差热分析仪的测试结果表明Dy3+掺杂的NLKSB硼硅酸盐玻璃样品的Tg=438℃,Tx=622℃,Tc=658℃,玻璃的热稳定性可由（35）T来进行评估,（35）T可由（35）T=Tx-Tc,来计算。在这里（35）T被计算为184℃>100℃,证实了NLKSB玻璃的热稳定性良好,并且抗析晶能力强。（2）使用350nm波长的长波紫外对Dy3+掺杂的NLKSB玻璃样品进行激发,由于特征发射,发出归属于镝离子4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁的并且位于484和575nm处的可见发射峰,这两个发射峰分别位于蓝光和黄光区域内,这使得玻璃样品发出肉眼可以观测到的黄白色的荧光且Dy3+的掺杂浓度为2.5wt%。基于J-O理论对Dy3+的强度参数进行计算,得到Dy3+掺杂的NLKSB玻璃中的辐射参数,其中?2=6.07×10-20 cm2,?4=1.99×10-20cm2,?6=0.91×10-20cm2较大的?2数值表明在NLKSB玻璃中Dy3+处于强烈的反演非对称性和高共价性的环境。（3）利用积分球测试系统进行绝对光谱表征,在370nm UVA-LED激发下,0.5wt%Dy2O3和2.50wt%Dy2O3掺杂浓度下的发射功率分别为120.44μW和264.81μW,对应的发射光子数为3.50×1014cps和7.67×1014cps,量子产率为4.31%和7.63%,这说明了Dy3+在NLKSB玻璃中有着很强的荧光发射。CIE色坐标及色温的计算表明在370nm UVA-LED激发下Dy3+掺杂的NLKSB玻璃样品实现了近白色荧光发射。（4）对Ce3+-Dy3+共掺杂的玻璃样品和Sb3+-Dy3+掺杂的玻璃样品进行荧光光谱表征:Ce3+和Sb3+的引入使得NLKSB硼硅酸盐玻璃中Dy3+的可激发范围从长波紫外区UVA拓展至中波紫外区UVB和短波紫外区UVC,由于Ce3+和Dy3+之间,Sb3+和Dy3+之间存在的能量传递,在Dy3+掺杂的NLKSB硼硅酸盐玻璃中引入Ce3+,和Sb3+均增加了Dy3+的可见光发射,Ce3+和Sb3+对Dy3+有着很好的敏化效果。（5）对Ce3+-Sb3+-Dy3+三掺杂NLKSB玻璃的情况进行荧光光谱和绝对光谱表征,对比单掺Dy3+和共掺Ce3+-Dy3+和Sb3+-Dy3+的情况下,从发射光谱中看出,三掺杂中,两种敏化剂离子的共同作用下,位于484和575nm处的Dy3+的特征峰峰值强度更强;从激发光谱中得出共同的敏化作用使得Dy3+可激发区域拓展至了整个紫外波段,并且位于200-340nm处的激发峰强度也得到大大提高,说明了具有很好的激发有效性;通过敏化系数的参数计算表明了三掺杂情况下的敏化系数为两种共掺杂情况下敏化系数的乘积,表明了敏华乘积效应的存在。308nm UVB-LED绝对光谱表征,得到三掺杂的方式使得可见区域和Dy3+主发射区域的量子产率是Dy3+单掺杂时的6.52和7.03倍,表明了很大的宏观应用价值。
二、用Judd-Ofelt理论计算Tm~(3+)掺杂的磷酸盐玻璃光谱参数（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用Judd-Ofelt理论计算Tm~(3+)掺杂的磷酸盐玻璃光谱参数（论文提纲范文）
（1）掺稀土碲酸盐玻璃近红外波段光谱特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 稀土离子掺杂光纤玻璃的制备方法 |
| 1.3 Er~3+离子能级结构 |
| 1.4 宽带发光玻璃及光纤 |
| 1.4.1 石英玻璃及光纤 |
| 1.4.2 硅酸盐玻璃及光纤 |
| 1.4.3 锗酸盐玻璃及光纤 |
| 1.4.4 磷酸盐玻璃及光纤 |
| 1.4.5 氟化物玻璃及光纤 |
| 1.4.6 铋酸盐玻璃及光纤 |
| 1.4.7 碲酸盐玻璃及光纤 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 掺稀土碲酸盐玻璃性能表征及理论基础 |
| 2.1 玻璃制备 |
| 2.2 玻璃样品物理性能测试 |
| 2.2.1 玻璃密度测量 |
| 2.2.2 稀土离子掺杂浓度计算 |
| 2.2.3 玻璃折射率测量 |
| 2.2.4 差热分析测试(DSC) |
| 2.3 物相及结构测试 |
| 2.3.1 X射线衍射定性分析(XRD) |
| 2.3.2 玻璃组分测试 |
| 2.4 光学性能测试 |
| 2.4.1 吸收及透过光谱测试 |
| 2.4.2 荧光发射光谱测试 |
| 2.4.3 拉曼光谱测试 |
| 2.5 光谱理论计算 |
| 2.5.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.5.2 Mc Cumber理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 掺铒碲酸盐玻璃基质选择及光谱理论计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 玻璃样品制备 |
| 3.2.1 制备过程 |
| 3.2.2 玻璃组分测试 |
| 3.3 两种玻璃基质对比 |
| 3.3.1 抗析晶性分析 |
| 3.3.2 拉曼光谱分析 |
| 3.3.3 透过率分析 |
| 3.3.4 吸收光谱分析 |
| 3.3.5 发射光谱分析 |
| 3.4 掺Er~(3+)碲酸盐玻璃光谱特性研究 |
| 3.4.1 Er_2O_3最佳掺杂浓度 |
| 3.4.2 上转换发光 |
| 3.4.3 发射光谱有效线宽 |
| 3.4.4 受激吸收、发射截面和增益截面 |
| 3.4.5 J-O理论计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Er~(3+)/Yb~(3+)及Er~(3+)/Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃光谱特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐玻璃光谱分析 |
| 4.2.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐玻璃吸收光谱分析 |
| 4.2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐玻璃发射光谱分析 |
| 4.2.3 上转换发光及能量传递 |
| 4.3 Er~(3+)/Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃光谱分析 |
| 4.3.1 Er~(3+)/Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃吸收光谱分析 |
| 4.3.2 Er~(3+)/Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃发射光谱分析 |
| 4.3.3 Er~(3+)/Tm~(3+)离子间能量传递问题 |
| 4.3.4 Er~(3+)/Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃1.8μm波段荧光谱分解 |
| 4.3.5 Er~(3+)/Tm~(3+)离子掺杂浓度优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃宽带放大特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 玻璃基质性能分析 |
| 5.2.1 透过率分析 |
| 5.2.2 抗析晶性及热稳定性分析 |
| 5.3 Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃光谱分析 |
| 5.3.1 Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃吸收光谱分析 |
| 5.3.2 Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)/Pr~(3+)离子间能量传递问题 |
| 5.3.3 受激吸收和发射截面及增益系数 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）稀土氟卤化物玻璃中红外发光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 中红外激光的产生方式和发展现状 |
| 1.2 稀土离子及玻璃基质材料 |
| 1.2.1 稀土离子 |
| 1.2.2 玻璃基质 |
| 1.3 与实验相关的理论计算 |
| 1.3.1 Judd-Ofelt理论 |
| 1.3.2 Mc Cumber理论 |
| 1.3.3 Fuchtbauer-Ladenburg理论 |
| 1.3.4 声子能量 |
| 1.3.5 能量传递效率 |
| 1.4 玻璃材料的表征方法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟(卤)化物玻璃的红外发光性能的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.3 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺ZBLAN氟化物玻璃的结果与讨论 |
| 2.3.1 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺ZBLAN玻璃的结构分析 |
| 2.3.2 吸收光谱及J-O理论计算 |
| 2.3.3 样品的中红外荧光光谱以及吸收发射截面积计算 |
| 2.3.4 样品的傅里叶变换红外吸收光谱 |
| 2.4 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺ZBLAN氟卤(Cl,Br,I)化物玻璃的结果与讨论 |
| 2.4.1 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的成分及分布分析 |
| 2.4.2 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的结构分析 |
| 2.4.3 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的吸收光谱图及J-O理论计算 |
| 2.4.4 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的红外荧光光谱及吸收发射截面积计算 |
| 2.4.5 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的增益曲线 |
| 2.4.6 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的傅里叶变换红外吸收光谱 |
| 2.4.7 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃的拉曼光谱 |
| 2.4.8 Nd~(3+)/Ho~(3+)共掺氟卤化物玻璃发光光源 |
| 2.5 结论 |
| 第三章 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿Zr F_4-Ba F_2-La F_3-Al F_3-Na F玻璃红外发光性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的成分及分布分析 |
| 3.3.2 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的结构分析 |
| 3.3.3 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的XPS分析以及结构构建 |
| 3.3.4 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的TEM分析 |
| 3.3.5 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的吸收光谱及J-O理论计算 |
| 3.3.6 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的红外发光图和稳定性分析 |
| 3.3.7 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的吸收发射截面积以及增益性能的分析 |
| 3.3.8 CsPb_(1-x)Er_xBr_3钙钛矿ZBLAN玻璃的傅里叶变换红外吸收光谱 |
| 3.3.9 钙钛矿玻璃发光光源应用 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃宽带可调谐中红外发光性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的成分和分布分析 |
| 4.3.2 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的结构分析 |
| 4.3.3 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的结构分析 |
| 4.3.4 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的XPS分析 |
| 4.3.5 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的TEM分析 |
| 4.3.6 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的吸收光谱以及J-O理论计算 |
| 4.3.7 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的红外光谱以及能量传递机制 |
| 4.3.8 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的吸收发射截面积以及增益性能的分析 |
| 4.3.9 CsPb_(1-x)(Er/Yb/Ho)_xBr_3钙钛矿氟化物玻璃的傅里叶变换红外吸收光谱分析 |
| 4.3.10 制备发光光源 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）钬铥共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的设计与制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微结构光纤简述 |
| 1.2.1 微结构光纤的分类及其特性 |
| 1.2.2 微结构光纤制备方法 |
| 1.2.3 微结构光纤激光器 |
| 1.3 稀土掺杂微结构光纤2μm波段研究进展 |
| 1.4 本课题研究的目的、意义及主要内容 |
| 1.4.1 研究的目的及意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 Tm~(3+)及Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃的制备与表征 |
| 2.1 铋酸盐基质玻璃的配方设计与制备工艺优化 |
| 2.1.1 Bi_2O_3-B_2O_3-Al_2O_3-Ba F_2玻璃成玻范围 |
| 2.1.2 Bi_2O_3-B_2O_3-Al_2O_3-Ba F_2玻璃制备工艺优化 |
| 2.1.3 稀土掺杂Bi_2O_3-B_2O_3-Al_2O_3-Ba F_2玻璃制备 |
| 2.2 Bi_2O_3-B_2O_3-Al_2O_3-Ba F_2玻璃的性能检测 |
| 2.2.1 玻璃态测试 |
| 2.2.2 热学稳定性测试 |
| 2.2.3 密度测试 |
| 2.2.4 折射率测试 |
| 2.2.5 拉曼光谱测试 |
| 2.2.6 傅里叶变换红外光谱测试 |
| 2.2.7 吸收光谱测试 |
| 2.2.8 玻璃荧光光谱测试 |
| 2.3 光谱理论计算与分析 |
| 2.3.1 稀土离子掺杂浓度计算 |
| 2.3.2 Judd-Ofelt理论 |
| 2.3.3 吸收截面 |
| 2.3.4 McCumber理论 |
| 2.3.5 Fuchtbauer-Ladenburg方程 |
| 2.3.6 增益系数 |
| 2.3.7 能量传递理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Tm~(3+)及Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃的性能及匹配性研究 |
| 3.1 基质玻璃的性能分析 |
| 3.1.1 密度、摩尔体积与折射率 |
| 3.1.2 XRD分析 |
| 3.1.3 DSC分析 |
| 3.1.4 玻璃结构分析 |
| 3.1.5 Al_2O_3含量调控对Tm~(3+)在铋酸盐玻璃最佳掺杂浓度的影响 |
| 3.2 Tm~(3+)单掺铋酸盐玻璃的性能分析 |
| 3.2.1 吸收光谱及J-O理论分析 |
| 3.2.2 发射光谱分析 |
| 3.2.3 吸收发射截面与增益特性分析 |
| 3.2.4 Tm~(3+)能量传递机制及微观参数 |
| 3.3 Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃的性能分析 |
| 3.3.1 吸收光谱及J-O理论分析 |
| 3.3.2 发射光谱分析 |
| 3.3.3 吸收发射截面与增益特性分析 |
| 3.3.4 Ho~(3+)/Tm~(3+)能量传递机制及微观参数 |
| 3.4 微结构光纤中纤芯玻璃与包层玻璃的匹配性研究 |
| 3.4.1 折射率匹配性研究 |
| 3.4.2 热学性能匹配性研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 铋酸盐玻璃微结构光纤的结构设计及特性分析 |
| 4.1 微结构光纤的研究方法及理论模型 |
| 4.1.1 微结构光纤波动光学理论 |
| 4.1.2 有限元法 |
| 4.1.3 基于COMSOL Multiphysics的模型构建及研究步骤 |
| 4.2 铋酸盐玻璃微结构光纤的模式特性分析 |
| 4.2.1 等效归一化纤芯半径R_(eff)/Λ分析 |
| 4.2.2 等效归一化截止频率V_(eff)分析 |
| 4.3 铋酸盐玻璃微结构光纤的传输特性分析 |
| 4.3.1 限制损耗分析 |
| 4.3.2 模场面积及非线性系数分析 |
| 4.3.3 色散特性分析 |
| 4.4 能带特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺微结构光纤的制备及激光性能研究 |
| 5.1 Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的制备 |
| 5.1.1 铋酸盐玻璃微结构光纤的结构 |
| 5.1.2 铋酸盐玻璃微结构光纤预制棒的制备 |
| 5.2 Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的拉制 |
| 5.3 Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的激光性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）Nd：YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤的制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 实现激光输出的增益介质 |
| 1.2.1 YAG晶体 |
| 1.2.2 Nd:YAG晶体与其他激光材料的对比 |
| 1.3 稀土掺杂YAG晶体光纤的研究现状 |
| 1.3.1 Nd:YAG晶体纤芯的制备方法 |
| 1.3.2 无包层稀土掺杂YAG晶体光纤 |
| 1.3.3 稀土掺杂YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤 |
| 1.3.4 YAG包层/稀土掺杂YAG纤芯全晶光纤 |
| 1.3.5 稀土掺杂YAG晶体光纤与传统无源光纤器件的熔接 |
| 1.4 本文的研究思路与内容 |
| 第二章 Nd:YAG晶体纤芯和包层玻璃的制备、测试方法与光谱理论基础 |
| 2.1 Nd:YAG晶体纤芯和玻璃包层的制备方法 |
| 2.1.1 Nd:YAG晶体纤芯的制备方法 |
| 2.1.2 包层玻璃的制备方法 |
| 2.2 样品性质的测试 |
| 2.2.1 密度 |
| 2.2.2 浓度 |
| 2.2.3 折射率 |
| 2.2.4 热膨胀系数 |
| 2.2.5 光谱测试 |
| 2.3 光谱理论基础 |
| 2.3.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.3.2 Fuchbauer-Ladenburg公式 |
| 第三章 Nd:YAG晶体纤芯和包层玻璃的制备工艺研究 |
| 3.1 小直径Nd:YAG晶体纤芯的制备工艺 |
| 3.1.1 腐蚀液的选取 |
| 3.1.2 加热容器的选取 |
| 3.1.3 加热工具的选取 |
| 3.1.4 加热温度的选取 |
| 3.2 腐蚀法对Nd:YAG晶体纤芯质量的影响 |
| 3.2.1 腐蚀速率与纤芯直径间的变化关系 |
| 3.2.2 纤芯端面形状和表面形貌 |
| 3.3 包层玻璃制备 |
| 3.3.1 硼酸盐玻璃制备 |
| 3.3.2 锗酸盐玻璃制备 |
| 3.4 玻璃性能测试 |
| 3.4.1 折射率 |
| 3.4.2 热膨胀系数 |
| 3.4.3 析晶能力 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Nd:YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤 |
| 4.1 磷酸盐玻璃毛细管拉丝 |
| 4.1.1 拉丝工艺 |
| 4.1.2 磷酸盐玻璃毛细管质量 |
| 4.2 Nd:YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤 |
| 4.2.1 Nd:YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤制备 |
| 4.2.2 磷酸盐玻璃包层存在的问题 |
| 4.3 复合光纤结构和拉曼光谱 |
| 4.3.1 复合光纤结构 |
| 4.3.2 拉曼光谱 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Nd~(3+)掺杂玻璃、单晶及透明陶瓷的耐温、抗辐照光谱性能研究 |
| 5.1 Nd~(3+)离子简介 |
| 5.2 Nd~(3+)掺杂的玻璃、单晶及透明陶瓷的变温光谱 |
| 5.2.1 吸收光谱 |
| 5.2.2 发射光谱 |
| 5.2.3 Judd-Ofelt理论分析 |
| 5.3 Nd~(3+)掺杂的玻璃、单晶及透明陶瓷的辐照光谱 |
| 5.3.1 吸收光谱 |
| 5.3.2 发射光谱 |
| 5.3.3 Judd-Ofelt理论分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 本文的不足之处和需要改进的地方 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（5）偏磷酸锌激光玻璃的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 激光技术的发展 |
| 1.1.2 激光基质材料的发展 |
| 1.1.3 不同激光玻璃的特点 |
| 1.2 问题的提出与研究意义 |
| 1.3 磷酸盐玻璃的结构特点 |
| 1.4 偏磷酸锌玻璃文献调研 |
| 1.5 本论文结构 |
| 第2章 实验方法与理论 |
| 2.1 Zn(PO_3)_2玻璃的制备工艺 |
| 2.1.1 实验配料和设备 |
| 2.1.2 玻璃制备流程 |
| 2.1.3 玻璃加工 |
| 2.2 Zn(PO_3)_2玻璃性能表征方法 |
| 2.2.1 密度和离子数浓度的测量 |
| 2.2.2 折射率测量 |
| 2.2.3 透过/吸收光谱 |
| 2.2.4 拉曼光谱 |
| 2.2.5 热学性能表征 |
| 2.2.6 荧光性能表征 |
| 2.3 理论分析基础 |
| 2.3.1 J-O理论计算 |
| 2.3.2 吸收截面和发射截面 |
| 2.3.3 稀土元素能级理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Dy~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 Dy~(3+)的能级结构 |
| 3.1.2 Dy~(3+)离子掺杂的应用现状 |
| 3.2 Dy~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃物理性能的研究 |
| 3.2.1 不同Dy~(3+)掺杂浓度Zn(PO_3)_2玻璃的制备 |
| 3.2.2 密度的测量 |
| 3.2.3 玻璃的拉曼光谱和结构分析 |
| 3.2.4 不同Dy~(3+)掺杂浓度对拉曼光谱的影响 |
| 3.2.5 掺杂均匀性表征 |
| 3.2.6 抗水性研究 |
| 3.3 Dy~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃热学性能的研究 |
| 3.3.1 比热 |
| 3.3.2 热扩散 |
| 3.3.3 热导率 |
| 3.3.4 热膨胀 |
| 3.3.5 热差/热重分析 |
| 3.4 Dy~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃光学性能的研究 |
| 3.4.1 折射率 |
| 3.4.2 吸收光谱 |
| 3.4.3 发射光谱 |
| 3.4.4 Dy~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃吸收截面和发射截面的计算 |
| 3.4.5 Dy~(3+)掺杂浓度对发射光谱的影响 |
| 3.4.6 Dy~(3+)掺杂浓度对荧光寿命的影响 |
| 3.4.7 J-O理论计算分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Nd~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 Nd~(3+)的能级结构 |
| 4.1.2 Nd~(3+)掺杂的研究现状 |
| 4.2 Nd~(3+)掺杂浓度对Zn(PO_3)_2玻璃物理性能的影响 |
| 4.2.1 不同Dy~(3+)掺杂浓度Zn(PO_3)_2玻璃的制备 |
| 4.2.2 密度的测量 |
| 4.2.3 物相分析 |
| 4.3 Nd~(3+)掺杂浓度对Zn(PO_3)_2玻璃热学性能的影响 |
| 4.3.1 比热 |
| 4.3.2 热扩散 |
| 4.3.3 热导率 |
| 4.3.4 热膨胀 |
| 4.4 Nd~(3+)掺杂浓度对Zn(PO_3)_2玻璃光学性能的影响 |
| 4.4.1 吸收光谱 |
| 4.4.2 透过光谱 |
| 4.4.3 发射光谱 |
| 4.4.4 Nd~(3+)掺杂Zn(PO_3)_2玻璃发射截面的计算 |
| 4.4.5 不同Nd~(3+)掺杂浓度Zn(PO_3)_2玻璃荧光寿命表征 |
| 4.5 激光输出实验 |
| 4.5.1 激光理论基础 |
| 4.5.2 Nd~(3+)最佳掺杂浓度的分析 |
| 4.5.3 光学均匀性表征 |
| 4.5.4 谐振腔的设计 |
| 4.5.5 激光实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 论文的不足与有待开展的工作与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体激光增益介质的现状与发展 |
| 1.2.1 激光玻璃 |
| 1.2.2 激光晶体 |
| 1.2.3 激光陶瓷 |
| 1.2.4 光纤激光 |
| 1.3 掺杂型激光晶体中激活离子的选择 |
| 1.4 2-3μm波段中红外激光晶体的发展与现状 |
| 1.4.1 2-3μm波段激光应用背景 |
| 1.4.2 铥离子掺杂激光晶体的发展 |
| 1.4.3 铒、钬离子掺杂中红外输出激光晶体的研究进展 |
| 1.5 功能型LGS系列激光晶体的研究进展 |
| 1.6 本论文的研究思路、研究内容与研究方法 |
| 参考文献 |
| 第二章 Re:CNGS (Re=Tm,Er,Ho/Pr, Ho/Pr/Yb)晶体的生长 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 提拉法晶体生长的理论基础 |
| 2.2.1 提拉法晶体生长的温场和热量传输 |
| 2.2.2 从能量守恒讨论提拉法晶体的生长工艺 |
| 2.3 晶体生长的实验设备 |
| 2.4 晶体的生长工艺过程 |
| 2.4.1 多晶原料的合成 |
| 2.4.2 温场设计 |
| 2.4.3 晶体生长的工艺 |
| 2.5 提拉法Re:CNGS单晶生长成果与质量分析 |
| 2.5.1 Tm离子掺杂CNGS晶体 |
| 2.5.2 Ho,Pr离子共掺CNGS晶体的生长及工艺的改进 |
| 2.5.3 Ho,Pr,Yb离子共掺CNGS晶体 |
| 2.5.4 高浓度Er~(3+)掺杂CNGS晶体的生长工艺探索 |
| 2.6 晶体的定向与加工 |
| 2.6.1 晶体的定向 |
| 2.6.2 晶体的加工 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Re:CNGS(Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb)的晶体结构与基本性能表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 晶体密度的测量与计算 |
| 3.2.1 晶体的实验测量密度 |
| 3.2.2 晶体的理论密度 |
| 3.3 晶体的化学组份分析 |
| 3.3.1 晶体生长中的分凝现象 |
| 3.3.2 X射线荧光分析XRF |
| 3.4 物相分析与晶体结构解析 |
| 3.4.1 XPRD物相分析 |
| 3.4.2 晶体结构解析 |
| 3.5 晶体生长质量的表征 |
| 3.5.1 高分辨X射线衍射摇摆曲线 |
| 3.5.2 晶体的生长质量 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Re:CNGS (Re=Tm,Ho/Pr,Yb/Ho/Pr)晶体热学性质的表征与研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验条件及设备 |
| 4.3 比热 |
| 4.3.1 固体的比热与热容 |
| 4.3.2 晶体的测量定压比热 |
| 4.4 晶体的热膨胀 |
| 4.4.1 固体热膨胀的物理本质 |
| 4.4.2 晶体热膨胀的测量 |
| 4.5 晶体的热扩散系数与热导率 |
| 4.5.1 晶体热传导的微观机制 |
| 4.5.2 Tm:CNGS晶体热扩散系数的测量 |
| 4.5.3 Tm:CNGS晶体热导率的计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Tm:CNGS晶体的光谱与激光性能表征与研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Tm:CNGS晶体的光谱特性研究 |
| 5.2.1 晶体的吸收光谱 |
| 5.2.2 晶体的荧光光谱 |
| 5.2.3 晶体的荧光寿命 |
| 5.3 Tm:CNGS晶体的连续激光性能研究 |
| 5.3.1 实验 |
| 5.3.2 连续激光性能分析 |
| 5.4 总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结 |
| 6.1 主要研究内容与结论 |
| 6.2 本论文创新点 |
| 6.3 有待进一步开展的工作 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间所获奖励 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）碲酸盐氟氧化物玻璃1-5微米近中红外发光性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 红外固体激光器 |
| 1.2.1 红外激光晶体 |
| 1.2.2 红外激光陶瓷 |
| 1.2.3 红外玻璃与光纤 |
| 1.3 光纤放大器 |
| 1.4 碲酸盐与碲酸盐卤氧化物玻璃 |
| 1.5 论文选题依据和主要内容 |
| 第2章 实验与理论基础 |
| 2.1 玻璃样品制备 |
| 2.2 玻璃样品性能测试 |
| 2.2.1 密度及折射率测试 |
| 2.2.2 DSC及 XRD测试 |
| 2.2.3 光谱性能测试 |
| 2.3 光谱理论计算 |
| 2.3.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.3.2 吸收与发射截面及增益截面 |
| 2.3.3 能量传递系数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Nd~(3+)掺杂碲酸盐氟氧化物玻璃红外发光性能 |
| 3.1 样品制备 |
| 3.2 红外荧光光谱 |
| 3.3 吸收光谱与J-O理论分析 |
| 3.4 发射截面 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Tm~(3+)掺杂碲酸盐氟氧化物玻璃红外发光性能 |
| 4.1 样品制备 |
| 4.2 样品结构与热稳定性能 |
| 4.3 红外荧光光谱与FTIR透射光谱 |
| 4.4 吸收光谱与J-O理论分析 |
| 4.5 吸收与发射截面及增益截面 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐氟氧化物玻璃红外发光性能 |
| 5.1 样品制备 |
| 5.2 样品热稳定性能 |
| 5.3 样品结构 |
| 5.4 红外荧光光谱与FTIR透射光谱 |
| 5.5 吸收光谱与J-O理论分析 |
| 5.6 吸收与发射截面及增益截面 |
| 5.7 能量传递机理与能量传递系数 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历与攻读硕士期间取得的研究成果 |
（8）红外发光材料制备及辐射发光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 红外发光材料的概述 |
| 1.1.1 红外光的发现历程 |
| 1.1.2 红外发光材料及其分类 |
| 1.2 近中红外发光材料的应用及研究进展 |
| 1.2.1 近中红外发光理论基础 |
| 1.2.2 近中红外发光材料的应用 |
| 1.2.3 近中红外发光材料的研究进展 |
| 1.2.4 提高近中红外发光的方法 |
| 1.3 中远红外发光材料的应用及研究进展 |
| 1.3.1 中远红外发光理论基础 |
| 1.3.2 中远红外发光材料的应用 |
| 1.3.3 中远红外伪装材料的研究进展 |
| 1.3.4 改善中远红外伪装材料发光特征的方法 |
| 1.4 本研究课题来源和研究目的 |
| 1.4.1 本研究课题来源 |
| 1.4.2 研究目的 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第2章 材料的制备与表征方法 |
| 2.1 |
| 2.1.1 实验的化学试剂和主要设备 |
| 2.1.2 实验的化学试剂 |
| 2.1.3 实验的主要设备 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 玻璃样品的制备 |
| 2.2.2 陶瓷样品及单元器件的制备 |
| 2.3 样品测试与表征方法 |
| 2.3.1 热学常数分析 |
| 2.3.2 X射线衍射分析 |
| 2.3.3 样品密度与稀土离子浓度测量 |
| 2.3.4 吸收光谱分析 |
| 2.3.5 傅里叶变换光谱分析 |
| 2.3.6 拉曼光谱测试 |
| 2.3.7 发光光谱和寿命分析 |
| 2.4 光谱理论计算 |
| 2.4.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.4.2 McCumber理论 |
| 2.4.3 Fuchtbauer-Ladenburg方程 |
| 2.4.4 光增益性能分析 |
| 2.5 中远红外辐射性能表征 |
| 2.5.1 中远红外发射率测量 |
| 2.5.2 中远红外辐射光谱测量 |
| 2.5.3 中远红外辐射强度测量 |
| 第3章 卤化物去羟基增强Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃近中红外发光特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃近中红外发射光谱 |
| 3.3.2 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的热稳定性 |
| 3.3.3 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的物相与结构 |
| 3.3.4 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的吸收光谱及Judd-Ofelt理论分析 |
| 3.3.5 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的傅里叶变换光谱分析 |
| 3.3.6 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃在2.0μm处的荧光寿命分析 |
| 3.3.7 Yb~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的光增益性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 NO_3~-去羟基增强Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃近中红外发光特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的热稳定性 |
| 4.3.2 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的物相及结构 |
| 4.3.3 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的吸收光谱及Judd-Ofelt理论分析 |
| 4.3.4 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的发光及傅里叶变换光谱分析 |
| 4.3.5 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃在1.53μm处的荧光寿命分析 |
| 4.3.6 Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的光增益性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 AgNO_3增强Tm~(3+)掺杂硅酸盐玻璃近中红外发光特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃的热稳定性 |
| 5.3.2 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃的物相及结构 |
| 5.3.3 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃的吸收光谱及Judd-Ofelt理论分析 |
| 5.3.4 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃的发光光谱及傅里叶变换光谱分析 |
| 5.3.5 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃在1.8μm处的荧光寿命分析 |
| 5.3.6 Tm~(3+)掺杂硅酸玻璃的光增益性能分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 中远红外辐射材料及器件辐射性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备与表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 中远红外辐射材料的显微与物相分析 |
| 6.3.2 中远红外辐射材料的红外发射率 |
| 6.3.3 中远红外辐射器件的辐射光谱分析 |
| 6.3.4 中远红外辐射器件的真空低温条件下的性能测试 |
| 6.3.5 中远红外辐射器件辐射强度分析 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的论文和专利 |
（9）掺稀土长荧光玻璃的制备与发光性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 前言 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 稀土离子掺杂玻璃材料的发展近况 |
| 1.2.1 稀土离子掺杂硅酸盐玻璃材料发展近况 |
| 1.2.2 稀土离子掺杂磷酸盐玻璃材料发展近况 |
| 1.2.3 稀土离子掺杂锗酸盐玻璃材料发展近况 |
| 1.2.4 稀土离子掺杂氟化物玻璃材料发展近况 |
| 1.2.5 稀土离子掺杂碲酸盐玻璃材料发展近况 |
| 1.3 本文研究的目的及意义 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 2 掺稀土发光材料光谱理论和实验研究方法 |
| 2.1 掺稀土发光材料光谱理论 |
| 2.1.1 发光、荧光和磷光概念 |
| 2.1.2 发光的类别 |
| 2.1.3 发光材料的组成 |
| 2.1.4 稀土元素的分类和离子的电子组态 |
| 2.2 掺稀土发光材料的制备方法 |
| 2.2.1 高温固相法 |
| 2.2.2 溶胶-凝胶法 |
| 2.2.3 高温熔融退火法 |
| 2.3 掺稀土发光材料的表征方法 |
| 2.3.1 吸收光谱 |
| 2.3.2 激发光谱 |
| 2.3.3 发射光谱 |
| 2.3.4 发光衰减 |
| 3 Tb~(3+)/Eu~(3+)共掺磷酸盐玻璃的制备及发光性能的研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 样品的制备 |
| 3.3 激发光谱和发射光谱分析 |
| 3.4 荧光寿命衰减曲线分析 |
| 3.5 Tb~(3+)- Eu~(3+)能量传递机制分析 |
| 3.6 CIE色度坐标 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 Tb~(3+)/Mn~(2+)共掺磷酸盐玻璃的制备及发光性能的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 样品的制备流程 |
| 4.3 激发光谱和发射光谱分析 |
| 4.4 Tb~(3+)-Mn~(2+)能量传递研究 |
| 4.5 荧光寿命衰减曲线分析 |
| 4.6 CIE色度坐标 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 Tb~(3+)/Ce~(3+)共掺磷酸盐玻璃的制备及敏化发光分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 样品的制备 |
| 5.3 激发光谱和发射光谱分析 |
| 5.4 荧光寿命分析 |
| 5.5 Ce~(3+)-Tb~(3+)能量传递机理探讨 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 7 展望 |
| 8 参考文献 |
| 9 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 10 致谢 |
（10）硼硅酸盐玻璃中镝离子的近白色荧光发射及其紫外激发适应性拓展（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 稀土概述 |
| 2.1.1 稀土元素的性质 |
| 2.1.2 稀土元素的电子组态 |
| 2.1.3 稀土离子的光谱项和能级跃迁 |
| 2.1.4 稀土离子的能级跃迁及发光 |
| 2.2 稀土离子的光谱性能与能量传递 |
| 2.2.1 吸收、激发和发射光谱 |
| 2.2.2 能量传递 |
| 2.3 玻璃概述 |
| 2.3.1 玻璃的通性 |
| 2.3.2 玻璃制备方法 |
| 2.3.3 玻璃基质分类 |
| 2.4 Judd-Ofelt理论计算 |
| 2.5 敏化发光 |
| 2.6 CIE色度图 |
| 第三章 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的制备与表征 |
| 3.1 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的制备与合成 |
| 3.2 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的性能测试 |
| 3.2.1 显微硬度测试 |
| 3.2.2 密度测试 |
| 3.2.3 折射率测试 |
| 3.2.4 热膨胀率测试 |
| 3.2.5 DTA测试 |
| 3.3 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的光谱表征 |
| 3.3.1 荧光光谱和荧光寿命测试 |
| 3.3.2 吸收光谱测试 |
| 3.3.3 绝对光谱测试 |
| 第四章 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的测试结果与分析 |
| 4.1 Dy~(3+)掺杂的NLKSB玻璃的结构分析 |
| 4.2 Dy~(3+)掺杂NLKSB玻璃的密度及折射率分析 |
| 4.3 显微硬度 |
| 4.4 热力学测试 |
| 4.4.1 DTA测试 |
| 4.4.2 热膨胀参数测试 |
| 4.5 荧光光谱 |
| 4.5.1 发射光谱 |
| 4.5.2 激发光谱 |
| 4.6 吸收光谱和Judd-Ofelt参数分析 |
| 4.7 可见发射荧光寿命和内量子效率 |
| 4.8 积分球绝对光谱测试参数 |
| 4.8.1 绝对光谱功率分布 |
| 4.8.2 绝对光子数分布 |
| 4.9 镝离子掺杂NLKSB玻璃的色彩预期 |
| 第五章 Ce~(3+)和Dy~(3+)掺杂NLKSB玻璃的紫外激发适应拓展 |
| 5.1 Ce~(3+)单掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃光谱分析 |
| 5.1.1 Ce~(3+)发光中心分析 |
| 5.2 Ce~(3+)-Dy~(3+)共掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃光谱分析 |
| 5.2.1 发射光谱 |
| 5.2.2 激发光谱 |
| 5.3 Ce~(3+)与Dy~(3+)的能量传递 |
| 第六章 Sb~(3+)和Dy~(3+)掺杂NLKSB玻璃的紫外激发适应拓展 |
| 6.1 Sb~(3+)单掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃光谱分析 |
| 6.1.1 Sb~(3+)发光中心分析 |
| 6.2 Sb~(3+)-Dy~(3+)共掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃光谱分析 |
| 6.2.1 发射光谱 |
| 6.2.2 激发光谱 |
| 6.3 Sb~(3+)和Dy~(3+)之间的能量传递 |
| 第七章 Ce~(3+),Sb~(3+)和Dy~(3+)三掺杂NLKSB玻璃的紫外激发适应拓展及敏化乘积效应 |
| 7.1 Ce~(3+)-Sb~(3+)-Dy~(3+)三掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃光谱分析 |
| 7.1.1 发射光谱分析 |
| 7.1.2 激发光谱分析 |
| 7.2 Ce~(3+)-Sb~(3+)-Dy~(3+)三掺杂NLKSB硼硅酸盐玻璃的宏观发光效果 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 本文的研究特色和创新之处 |
| 致谢 |
| 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
四、用Judd-Ofelt理论计算Tm~(3+)掺杂的磷酸盐玻璃光谱参数（论文参考文献）
- [1]掺稀土碲酸盐玻璃近红外波段光谱特性研究[D]. 魏敏. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]稀土氟卤化物玻璃中红外发光性能研究[D]. 尹浩. 天津理工大学, 2021(08)
- [3]钬铥共掺铋酸盐玻璃微结构光纤的设计与制备及性能研究[D]. 宋向阳. 长春理工大学, 2021(02)
- [4]Nd：YAG晶体纤芯/玻璃包层复合光纤的制备研究[D]. 申冰磊. 南京邮电大学, 2020(03)
- [5]偏磷酸锌激光玻璃的制备及性能研究[D]. 黄东阳. 山东大学, 2020(10)
- [6]2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究[D]. 马聪宇. 山东大学, 2020(11)
- [7]碲酸盐氟氧化物玻璃1-5微米近中红外发光性能的研究[D]. 王煜. 湘潭大学, 2020(02)
- [8]红外发光材料制备及辐射发光性能研究[D]. 张振. 湘潭大学, 2020
- [9]掺稀土长荧光玻璃的制备与发光性能的研究[D]. 裴熳亭. 天津科技大学, 2020(08)
- [10]硼硅酸盐玻璃中镝离子的近白色荧光发射及其紫外激发适应性拓展[D]. 张晗. 大连工业大学, 2020(08)