论文摘要
作为一种新型玻璃材料，碲酸盐玻璃逐渐成为光学材料领域研究热点。碲酸盐玻璃具有宽透过窗口（0.356μm）、低声子能量(≤800cm-1)、高的折射率（n=1.82.3）、高非线性(n2=2.5×10-19m2/w)、高的离子掺杂浓度（≥5000ppmw）、大的受激发射截面和增益带宽（≥80nm）等优点。同时，碲酸盐玻璃具有氧化物玻璃所共有物理化学稳定性和抗水侵蚀性，机械加工性能好，易成纤，能够承受较复杂的环境考验。本文中首先介绍了可见光激光材料、中红外窗口材料和高非线性全光开光材料研究中所面临的问题。以碲酸盐玻璃为基体，我们着重研究了稀土离子掺杂的可见光激光玻璃、无水中红外窗口玻璃和贵金属纳米晶体掺杂的高非线性碲酸盐玻璃。本学位论文的主要研究内容如下：1)碲酸盐玻璃可见光发光方面的研究。采用新型的碲酸盐玻璃基质材料，将Yb3+和Tb3+稀土元素进行混合掺杂。在没有引起玻璃失透的情况下，掺杂浓度达到了几个wt.%。实验中肉眼即可观察到明亮的可见光发光，通过改变掺杂比例，最终确定玻璃成分80TeO2–10ZnO–10Na2O （mol%）+1.0wt.%Tb2O3+3.0wt.%Yb2O3有着最强烈的绿光荧光。我们从可见光发光的机制和碲酸盐玻璃作为可见光发光基质材料的优点进行了分析与总结。2)无水氟碲酸盐玻璃方面的研究：为了制备性能优异的大尺寸中红外窗口材料，我们对碲酸盐玻璃进行了除水处理。通过“物理+化学综合除水方法”，成功地制备了无水碲酸盐玻璃材料。未涂覆减反膜的5mm厚无水碲酸盐玻璃，在紫外可见光至中红外波段的整体透过率接近80%，可以满足作为0.35μm中红外窗口玻璃和中红外信号传输的需求。3)贵金属纳米晶体掺杂的高非线性碲酸盐玻璃研究：经过多次反复的实验验证，我们将高达7.5wt%的AgNO3掺入典型的碲酸盐玻璃75TeO2-20ZnO-5Na2CO3（mol%, TZN75）。在制成的样品中，观察到银纳米晶体的表面等离子体共振峰（Surface Plasmon Resonance, SPR）在552nm处。实验发现，银纳米晶体的掺杂对碲酸盐的非线性有着明显的提高作用。在1500nm处， TZN75-7.5wt%的非响应型非线性折射率为7.54×10-19m2W-1，这大约为TZN75玻璃的3倍，为硅酸盐玻璃的27倍4)总结了硕士期间研究的进展和尚需要解决的问题，提出了进一步改进的建议。
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