Yb3+掺杂的TeO2-WO3-PbO 碲酸盐玻璃的光谱性质研究_第1页
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文档简介

通过熔融淬冷法制备了掺Yb3+的TeO2-WO3-PbO碲酸盐激光玻璃，通过拉曼光谱、透过光谱和荧光衰减曲线，研究了随着氧化铅含量的增加，玻璃的光学性能变化。采用玻璃体系TeO2-WO3-PbO作为研究对象，原料的组成按摩尔百分比（80%-x）TeO2-20%WO3-xPbO（x＝0%，10%和20%），并以TWP0，TWP1，TWP2为标注号）进行精确称量20g，并加入质量比为1%的Yb2O3，混合均匀，放入到刚玉坩埚中在900～950℃保持30min，并进行搅拌。将熔融的玻璃液倒入预热的铜模中，然后将成型的玻璃在玻璃转变温度保温4h，然后逐渐降至室温。将制备的玻璃切割成10mm×10mm大小的样品，抛光成厚度为2mm的玻璃用于光学性能的测试。玻璃的密度采用阿基米德排水法进行测试，玻璃的吸收光谱采用型号为JASCOV-770型UV-VIS-NIR分光光度计。荧光寿命为荧光衰减曲线中荧光强度衰减到最大荧光强度的e-1所对应曲线上的时间，玻璃样品的荧光衰减曲线采用波长为980nm的LD激光器被用作泵浦光源。玻璃的内部结构采用拉曼光谱确定。玻璃中水分确定主要采用FTIR傅氏转换红外线光谱分析法来确定。TWP玻璃样品的密度和光学性能参数见表1，TWP2玻璃样品的吸收和发射截面图见图1。

表1TWP玻璃样品的密度和光学性能参数表图1TWP2玻璃样品的吸收和发射截面图从图1和表1可以看出，随着氧化铅取代氧化碲，玻璃的吸收截面从1.92pm2增加到1.94pm2。发射截面从1.24pm2增加到1.31pm2。图2TWP玻璃样品的拉曼光谱图表2碲酸盐玻璃中不同结构单元在拉曼光谱中对应的振动峰位置根据图2所示，当PbO加入到碲酸盐玻璃中，引入的PbO提供O2-给［TeO4］，导致［TeO4］转变为［TeO3］和［TeO3+1］，这相当于一种结构变为两种结构，导致Yb3+周边结构的非对称性增加，因此引入氧化铅导致玻璃的发射截面和吸收截面增加。玻璃的荧光寿命tf是指稀土离子中的电子被激发到亚稳态后，电子在亚稳态所停留的平均时间，一般来说长的荧光寿命有利于储能。图4为玻璃样品TWP2的荧光寿命衰减曲线。从表1中可以看出，随着玻璃中的氧化铅的含量增加，玻璃样品的荧光寿命从0.70ms增加到0.78ms，再减小到0.77ms。图4玻璃样品TWP2的荧光衰减曲线通过实验研究，发现随着氧化铅含量的增加，玻璃的发射截面从1.24pm2增加到1.31pm2，该发射截面与目前报道的其他掺Yb3+碲酸盐激光玻璃体系相比，具有较大的发射截面。而荧光寿命从0.70ms增加到0.78ms然后减小0.77ms，最终TWP2玻璃的增益系数达到为1.01ms·pm2。虽然该玻璃的荧光寿命较短，这主要是由于在制备过程中没有进行有效的除水，后续工作中将进行有效

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