《鑲嵌ZnS(ZnSe): Cr2+納米晶的硫系光纖及其中紅外發光研究》是依託江蘇師範大學，由楊安平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鑲嵌ZnS(ZnSe): Cr2+納米晶的硫系光纖及其中紅外發光研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊安平
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
2～5μm中紅外固體雷射在民用和軍事領域具有廣闊的套用前景。發展這類新型雷射器的關鍵之一是研發在中紅外波段能夠實現高效發射、物化性能穩定、同時成本低廉的基體材料。本項目擬採用熱分解法製備前期的ZnS(ZnSe)：Cr2+納米晶顆粒，然後採用熔融-急冷法，獲得在硫系玻璃和光纖基體中鑲嵌尺寸和空間分布均勻的ZnS(ZnSe)：Cr2+納米晶；採用掃描電鏡，高分辨透射電鏡，拉曼光譜以及螢光光譜等技術，研究複合材料中納米晶的摻雜濃度，尺寸和分布對中紅外發光特性（如發光強度、螢光壽命和量子效率等）的影響；重點研究高純度的納米晶和低損耗光纖的製備工藝，進而通過降低複合材料中雜質含量，最佳化發光性能；綜合評價材料的製備技術、顯微結構和發光性能的關聯，為進一步研發中紅外可調諧雷射新材料提供實驗和理論依據。
結題摘要
2～5μm中紅外固體雷射在民用和軍事領域具有廣闊的套用前景。發展這類新型雷射器的關鍵之一是研發在中紅外波段能夠實現高效發射、物化性能穩定、同時成本低廉的基體材料。本項目採用雷射脈衝沉積方法製備出前期所需的ZnSe: Cr2+納米粉，並獲得1.8-2.8μm的寬頻中紅外發光，通過玻璃組分調節，獲得與ZnSe: Cr2+納米晶折射率最接近的組分As40S57Se3，將兩種原料混合採用熱壓法製備出鑲嵌ZnSe: Cr2+納米晶硫系玻璃。中紅外光譜結果表明其能夠實現寬頻中紅外發光。 此外，我們開展了稀土摻雜硫系玻璃和光纖在2-5μm波段中紅外發光的研究，為實現中紅外增益光纖提供更多的研究經驗和基礎。主要研究結果為： （1）探索製備了一種新型Ga-Sb-S硫系玻璃。該玻璃在1-12 μm範圍內具有好的透過率（大於56%）,有望成為具有競爭能力的熱成像候選材料；玻璃的n2值為~12.4× 10−14 cm2/W (@ 1.55μm), 表明其在非線性光學方面具有潛在套用。稀土離子（例如Tm3+）摻雜玻璃具有強的中紅外發射和高的量子效率，有望成為中紅外光纖放大器和雷射增益材料； （2）製備了一系列As修飾的Ga-Sb-S玻璃，獲得熱穩定性最佳的玻璃組成為Ga8Sb28As4S60。製備了一系列Dy3+離子摻雜Ga8Sb28As4S60玻璃，玻璃在2.9 μm和4.4 μm具有強的螢光發射，較高的量子效率和較大的發射截面使其成為極具潛力的中紅外雷射增益材料。拉制了Ga8Sb28As4S60：0.05wt%Dy3+/ Ga8Sb27As5S60纖芯-包層結構光纖，光纖在2-6 μm的背景損耗< 2dB/m, 且光纖具有強的中紅外發射； （3）製備了新型Ga2S3-Sb2S3-CsI硫鹵玻璃。估算了該玻璃物化性能參數為Tg of 190 oC-245oC, d of 3.78-3.97 g/cm3, λS of 586-690 nm, λL of ~13.2-14.4 μm, Hv of 125-188 kg/mm2, 和 n0 (@10 μm) of~2.01-2.58；玻璃在1-12 μm範圍內具有良好的透過率（大於56%）,較高的三階非線性(1.7-8.7×10-14 cm2/W @ 1550 nm), 能夠溶解大量的稀土離子（>2mol%）以及摻雜稀土離子具有強的中紅外發射和高的量
