Yb3+/Al3+/Ce3+/F–掺杂石英玻璃的结构与性质

• 作者: 于春雷 任进军 张海波 李吉豪 杨佳慧 王世凯 王璠 胡丽丽 邵冲云 郭梦婷
• 来源期刊: 硅酸盐学报
• 学科: 工学
• 关键词: 掺氟石英玻璃 结构弛豫 耐辐射 稀土局域结构
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 页码范围: 1-12
• 页数: 12页
• 分类号: TN244
• 字数: 1175字
• 语种: 中文
• DOI: 10.14062/j.issn.0454-5648.2019.01.19

摘要

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结制备不同F含量的Yb3+/Al3+/Ce3+/F-掺杂石英玻璃.系统研究了F含量变化对这些玻璃的折射率、光谱性质、耐辐射特性的影响,并联用多种结构解析手段从玻璃微观结构变化角度研究其影响机理.通过Fourier转换红外光谱(FTIR)测定玻璃的假想温度(Tf),该温度与玻璃的结构混乱度有关;采用固态核磁共振(NMR)和Raman光谱研究玻璃的网络结构变化;用脉冲电子顺磁共振(EPR)技术研究Yb3+离子的局部环境;采用连续波EPR和光学吸收谱鉴定γ射线辐射诱导玻璃形成的硅相关(Si-E'、NBOHC)、铝相关(Al-E'、Al-ODC、AlOHC)和镱相关(Yb2+)色心.研究结果表明,掺F不但能有效降低玻璃折射率和提高玻璃的耐辐射特性,且不会明显恶化Yb3+离子的光谱性质;FTIR测试表明,掺F急剧降低了玻璃的Tf和结构混乱度;Raman和NMR测试表明,随着F含量增加,三元环和四元环结构下降,六配位铝(AlVI)明显增加;脉冲EPR测试表明,F原子进入Yb3+的局部环境.这些结构解析有助于解释F含量变化对Yb3+/Al3+/Ce3+/F-掺杂石英玻璃宏观性质的影响机理,为制备低数值孔径且抗辐射的掺Yb3+石英光纤提供了参考.