透明铋酸盐玻璃陶瓷的三阶非线性研究

论文摘要

本文系统研究了Bi2O3-B2O3-WO3和Bi2O3-B-2O3-Ga2O3玻璃系统的形成区及其三阶非线性光学特性。在此基础上研究了系列Bi2O3-B-2O3-Ga2O3-TiO2玻璃的热学性能,找出具有最大线性折射率且最易析晶的玻璃样品,对其进行热处理,最后系统研究了该玻璃样品热处理前后的三阶非线性性能。论文的绪论简要地综述了非线性光学及三阶非线性光学理论,介绍了铋酸盐玻璃和微晶玻璃的特点,应用及研究进展,并提出了本文的研究目的。第二章介绍了Z-can理论及其实验方法。提出了Z-can修正的方法和提高Z-can灵敏度的方法,使得Z-can技术更好地表征三阶非线性性能。给出了实验室自行搭建的Z-scan实验装置和实验方法。第三章介绍了光学带隙,Urbach能量,热稳定性以及析晶活化能的相关理论和估算方法。光学带隙和Urbach能量在吸收光谱的基础上分别通过（α（ω）?ω）1/2?ω（ eV ）曲线和ln（α）?ω（ eV ）曲线外推得到。玻璃的热稳定性主要由析晶温度和玻璃转变温度的差值表征。析晶活化能可由Kissinger法和Augis-Bennett法估算得到。第四章研究了Bi2O3-B2O3-WO3系统玻璃的三阶非线性光学性能。首先研究了该系统玻璃的形成区。测试了系列玻璃样品的密度、线性折射率和三阶非线性系数。结果表明:随着WO3含量的增加,玻璃样品的密度、线性折射率和非线性折射率随之增加。第五章研究了Bi2O3-B-2O3-Ga2O3系统玻璃的三阶非线性光学特性。发现该系统玻璃的形成区较大。测试了系列玻璃样品的密度、线性折射率以及三阶非线性等光学性能。利用Z-扫描归一化特征曲线,计算了玻璃样品的三阶非线性系数。结果表明,三阶非线性系数随着Ga2O3含量的增加而增大。第六章研究了系列Bi2O3-B-2O3-Ga2O3-TiO2玻璃的热学性能,选取具有最大线性折射率且较易析晶的70Bi2O3-20B2O3-5Ga2O3-5TiO2基质玻璃为研究对象,对其进行热处理。根据XRD和SEM图谱分析得到样品热处理后的主晶相为Bi12TiO20。最后测试了热处理前后玻璃样品的密度、线性折射率以及三阶非线性等光学性能。结果发现热处理后玻璃的三阶非线性性能强于基质玻璃。最后是本论文的结论,总结了全文的试验研究成果,同时指出本研究存在的不足和需改进的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 非线性光学
• 1.1.1 非线性光学材料
• 1.1.2 非线性光学理论基础
• 1.1.3 三阶非线性光学参数
• 1.1.4 三阶非线性系数的估算方法
• 1.2 铋酸盐玻璃
• 1.2.1 铋酸盐玻璃的特点
• 1.2.2 铋酸盐玻璃的应用
• 1.2.3 铋酸盐玻璃研究进展
• 1.3 微晶玻璃
• 1.3.1 微晶玻璃的定义和特性
• 1.3.2 微晶玻璃的研究进展
• 1.3.3 微晶玻璃的制备方法
• 1.4 本论文的研究目的及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要内容
• 2 Z 扫描理论及实验方法
• 2.1 闭孔Z 扫描
• 2.2 开孔Z-扫描
• 2.3 Z 扫描的修正
• 2.4 Z 扫描实验方法
• 3 玻璃光学参数理论
• 3.1 直接带隙和间接带隙
• 3.2 光学带隙的估算
• 3.3 Urbach 能量的估算
• 3.4 热稳定性理论
• 3.5 析晶动力学理论
• 20₃-B₂0₃-W0₃系统玻璃的三阶非线性研究'>4 Bi₂0₃-B₂0₃-W0₃系统玻璃的三阶非线性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 样品制备
• 4.2.2 样品测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 玻璃形成范围
• 4.3.2 密度和线性折射率
• 4.3.3 玻璃的吸收光谱及光学带隙
• 4.3.4 三阶非线性
• 4.4 本章小结
• 20₃-B₂O₃-Ga₂0₃系统玻璃的三阶非线性研究'>5 Bi₂0₃-B₂O₃-Ga₂0₃系统玻璃的三阶非线性研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 样品制备
• 5.2.2 样品测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 玻璃形成范围
• 5.3.2 密度和线性折射率
• 5.3.3 玻璃的吸收光谱，光学带隙及Urbach 能量
• 5.3.4 三阶非线性及品质因数
• 5.4 本章小结
• 20₃-B₂O₃-Ga₂0₃-Ti0₂微晶玻璃的光学特性研究'>6 Bi₂0₃-B₂O₃-Ga₂0₃-Ti0₂微晶玻璃的光学特性研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.2.1 样品制备
• 6.2.2 性能测试
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 基质玻璃的热稳定性
• 6.3.2 析晶动力学研究
• 6.3.3 热处理及 XRD 测试
• 6.3.4 线性折射率和吸收光谱
• 6.3.5 三阶非线性研究
• 6.4 本章小结
• 7 结束语
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢