Yb掺铋酸盐玻璃的光谱性质研究(2)

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3.2 Yb3+的荧光谱 11

3.3 Yb3+的红外谱 15

3.3.1 红外光谱分析 15

3.4 Yb3+吸收和发射截面计算方法比较 16

3.4.1 小结 19

3.5 分峰积分强度分析 20

3.5.1 吸收分峰积分强度 20

3.5.2 荧光分峰积分强度 20

4 结论 21

致谢 22

参考文献 23

1 绪论

1.1 文献综述

当前时代，是个信息和数据爆炸的时代，对信息的传输大小和信息的传输速度提出了更高的要求。作为信息载体，光子的传输速度比电子的传播速度快，光子比电子响应时间短，光频率比无线电频率高得多，光子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，例如:光纤通信和空间光通信代替电通信；在电脑和手机上出现的越来越多的光器件。目前，光纤通讯材料主要采用的是二氧化硅材料。但是近年来，氧氟化物玻璃，铋酸盐玻璃等新的光纤材料开始得到应用，其性能比二氧化硅要好很多。随着信息通讯和信息技术的发展，需要更好的、种类更繁多的光纤通信材料。铋酸盐玻璃在研究红外发光时候通常被用作基质玻璃，所以对研究红外发光具有十分深远的影响。制备工艺对铋酸盐玻璃的性能影响较大，研究熔制坩埚、气氛和制备温度对铋酸盐玻璃性质的影响有利于改善其光学性能。

本文研究了铋酸盐玻璃的制备工艺，探索出合理的熔制温度为1050℃，并使用坩埚，在通氧条件下获得了光学性能较好的铋酸盐玻璃。研究了不同Yb2O3含量在玻璃的发光特性。结果表明随着Yb3+离子的增加。玻璃具有较大的吸收强度截面积和荧光强度截面积，再配玻璃时，一定要保证原料的干燥，原料中的水中的羧基对Yb3+发光有严重的猝灭作用。

本论文分七部分，第一部分是绪论；第二部分阐述了本论文的实验方案；第三部分探讨了物理、光谱性质的测试方法；第四部分介绍了实验用的设备、实验药剂和实验烧杯，研磨棒等物品；第五部分结合自己做的图，分析了Yb3+掺杂铋酸盐玻璃的光谱性质。第六部分是本论文的结论。

1.2 铋酸盐玻璃

1.2.1 结构

Bi2O3的能带为~3.1eV，位于可见区域(1.7~3.1 eV)，远远小于SiO2的能带(~10.2 eV)。Bi2O3的窄带隙接近半导体的能带，导致铋酸盐玻璃具有类似于半导体的特性。因此，可以通过控制玻璃的组成配比和在熔制时通氧来控制铋酸盐玻璃的光学特性。

1.2.2 特性

铋酸盐玻璃作为激光玻璃材料具有各种各样的其他玻璃材料不能比拟的优势，例如铋酸盐玻璃良好的红外透过性能、低的声子能量和近乎完美的物理化学性质，是优良的近红外发光基质材料。铋酸盐发光玻璃的开发价值非常好。本文主要研究单掺铋酸盐玻璃的吸收和发射性能的研究。

1.2.3 稀土离子

稀土离子在玻璃中大部分是三价的，由于逸出2个6s2电子和一个4f电子，所以剩下的4f电子的吸收和发射会被外层电子阻挡，导致4f电子的吸收和发射波长不容易受到外界因素的干扰。但是由于稀土离子是处于基质环境之中，基质与稀土离子相互作用必然影响稀土离子的发光性质，所以稀土离子在基质材料中的光谱性质是由稀土离子和基质材料共同决定的。铋酸盐玻璃本征吸收最小值靠近1550 nm的通信波段，适合Yb3+离子在1.0μm的发光。这是由于近红外发光的基质材料首先应该具有良好的透红外性质、低的声子能量和较好的物化性质。