氟硫磷酸盐激光玻璃的混合离子结构

摘要：

光纤激光器是大功率激光、卫星激光通信、引力波探测等国家安全与科学前沿领域发展的迫切与重大需求,稀土离子掺杂的玻璃光纤是光纤激光器的核心工作介质和关键科学难题.氟硫磷酸盐(FSP)玻璃有望继承磷酸盐玻璃良好的成玻性能及光学光谱特性,氟化物与硫酸盐的引入有助于降低玻璃的非线性效应并提升稀土离子的跃迁概率,在新型光纤激光器的应用中具有较大潜力.然而,阐明FSP玻璃复杂的结构特征及其成分-结构-性质关系仍是目前研究的难点之一.本文研究了多种FSP玻璃的结构、力学、热学与Er3+掺杂光学光谱等特性.在电价单位理论基础上提出FSP玻璃的混合离子结构,揭示了其共价交联与离子作用并重的结构特征.混合离子结构特征参数如平均堆积密度、交联度、局域电价单位等可有效阐明FSP玻璃的密度、弹性模量、特征温度、折射率及光谱特性的变化规律.进一步地,研究还发现FSP玻璃特殊的混合离子结构使掺杂的稀土离子处于电荷密度涨落的配位体环境,因而有利于提升Er3+在FSP玻璃中的发射截面(1.1×10-20cm2)、光谱品质因子(5.8×10-23s cm2)和增益带宽(73.8×10-27 cm3)等光谱特性,有望应用于高性能单频与高重频光纤激光器.

关键词：光纤激光器、激光玻璃、氟硫磷酸盐玻璃、混合离子结构、Er3+

所属期刊栏目：52

分类号：TQ171.735;TN244;TH117.1

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：50-66