稀土掺杂光热敏折变玻璃的光谱特性研究

【摘要】光热敏折变玻璃是一种重要的体全息记录材料，具有强光敏性、高热稳定性、极高的损伤阈值、高分辨率、工作波段宽等特点。基于光热敏折变玻璃的体布拉格光栅具有良好的角度和光谱选择性，被广泛应用于角选择近场滤波、半导体激光器的稳频和光谱窄化、超短脉冲的展宽与压缩和多波长光束合成等先进激光技术领域。稀土掺杂光热敏折变玻璃具有光热敏折变特性，同时又兼备激光介质的增益特性，为集成化固体激光器的设计构想奠定了基础。本论文基于在稀土掺杂光热敏折变玻璃介质两端制备反射式体布拉格光栅（reflectingvolumeBragggratings,RVBG）而构建集成化固体激光器的设想，开展了稀土掺杂光热敏折变玻璃的光谱特性研究。在光热敏折变玻璃中分别引入了Nd离子和Yb离子，采用高温二次化料熔融的方法制备了一种新的稀土掺杂光热敏折变玻璃。对Nd-PTR和Yb-PTR玻璃的基础物理性能和光谱性能进行了研究，这些物光性能包括了差热分析曲线、密度、折射率分布、吸收光谱、荧光光谱与荧光寿命衰减曲线。分别采用Judd-Ofelt理论和倒易法对Nd-PTR和Yb-PTR玻璃的光谱性能进行了分析，计算得到了玻璃介质的吸收截面、受激发射截面、荧光有效宽度、荧光寿命、辐射寿命等参数，从理论上分析了Nd-PTR和Yb-PTR玻璃介质的激光性能。采用差热分析方法获得了Nd-PTR玻璃的转变温度以及NaF晶体析晶开始温度。在曝光剂量、成核温度和成核热处理时间一定的情况下，研究了析晶时间对微晶化的Nd-PTR玻璃中1057nm处的荧光分支比的影响，确定了玻璃制备的最佳析晶时间。采用半导体激光阵列泵浦，在片状Nd-PTR玻璃介质中实现了激光输出。在耦合输出为2%时，最高输出能量为94.2mJ，斜率效率为16%。实验研究结果表明，制备的Nd-PTR材料可能成为一种新型的激光介质，为集成化固体激光打下了良好基础。
【作者】秦忠雪；
【导师】袁孝；邹快盛；
【作者基本信息】苏州大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】材料；光热敏折变玻璃；Judd-Ofelt理论；倒易法；光谱特性；激光性能；

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