新型氟硫磷酸盐激光玻璃结构及性质研究

作者：姬瑶; 王伟超; 肖永宝; 叶诣琛; 张勤远; 姜中宏

来源：中国科学 技术科学, 2021, 51(12): 1541-1554.

• 激光玻璃
• 氟硫磷酸盐玻璃
• 混合多阴离子玻璃
• Nd3+

稀土掺杂氟硫磷酸盐玻璃具有光学光谱特性优异、热稳定性及化学稳定性高等特点,有望成为新型激光玻璃及高增益有源光纤的候选材料.然而,由于该玻璃体系具有复杂的混合阴离子结构,因此成分变化对结构和性能的潜在贡献仍不清楚.本文表征了多种氟硫磷酸盐玻璃形成区、结构及Nd3+掺杂光学光谱特性.结果表明,氟硫磷酸盐玻璃不仅继承了氟磷酸盐玻璃高稀土离子溶解度、低折射率和声子态密度等优势,混合多阴离子结构还有效提升了玻璃热稳定性、化学稳定性及光谱参数.本文制备的氟硫磷酸盐激光玻璃具有良好的成玻性能,非线性折射率最低值为1.2×10-13esu,抗析晶稳定性?T最高值为181°C,高化学稳定性(DRmin=0.7×10-7g cm-2min-1)和弹性模量(Emax=68.8 GPa). Nd3+:4F3/2→4I11/2发射截面最高值为3.3×10-20cm2,有效线宽最高达32.1 nm,寿命最高值为372μs,光谱品质因子与增益带宽分别达到1.2×10-23s cm2和105.9×10-27cm3,多项参数优于磷酸盐及氟磷酸盐激光玻璃,有望应用于激光玻璃、光纤激光器与放大器等领域.

• 单位
  华南理工大学