基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong473
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透明玻璃被认为是三维光学信息存储和多级加密的重要介质。然而,用半导体蓝色激光代替高成本飞秒激光直接在透明玻璃内部书写三维图案仍然是一个挑战。此外,无机光致变色材料因其在全息存储和光学数据存储领域的潜在应用而受到人们的广泛关注,与光致变色薄膜和陶瓷相比,光致变色玻璃由于具有较高的透明性,使其更容易增加相同体积下的数据存储量。稀土离子掺杂的透明光致变色玻璃可以通过外部光场来调控其发光特性,进而拓展了发光玻璃的应用领域。因此,迫切需要开发光调控玻璃来实现三维光学信息存储应用。本文通过高温固相熔融法制备了稀土离子Eu3+掺杂的钨磷酸盐玻璃。探究了Sb2O3对玻璃透明度的影响,Sb2O3的加入稳定了W6+的价态,从而得到了透明的钨磷酸盐玻璃。在473nm激光照射下玻璃表现出光致变色效应,热刺激使其褪色,经过多次循环,表现出良好的可逆性。玻璃中W和Sb元素的价态变化,揭示了可逆变色机理。由于Eu3+的发光峰与光致变色玻璃的吸光度重叠,因此Eu3+的发光可以被蓝色玻璃宿主吸收,从而通过光致变色调控发光,并且实现68%的光致发光调控率。在此基础上,演示了复杂的信息模式在光调控玻璃中写入、读取和擦除,显示出可逆的三维光学数据存储能力。此外,可对写入透明玻璃任意三维空间的光学信息进行分层识别,展示了信息加密功能。该透明光调控玻璃对于拓展其在光电领域的新应用具有重要意义。为了进一步拓展发光调控的新应用,用同样的方法制备了稀土离子Er3+/Yb3+共掺杂的钨磷酸盐玻璃,实现了上转换发光模式。由于上转换是一个非线性的光学过程,它需要两个或更多的低能近红外光子通过多步能量转移产生一个更高的能量光子,具有较大的反斯托克斯位移。这一特性对于光敏材料在三维光存储设备中的应用具有特别的意义,它不仅提供了很高的三维空间分辨率,而且多光子吸收有效避免了新的光致变色反应,实现了远程控制和非破坏性发光读取。研究了该透明光致变色玻璃的可逆上转换发光特性,在473nm激光照射下,钨磷酸盐玻璃的颜色由淡黄色变为蓝色,热刺激使其脱色,并且光致变色效应可逆地调控其上转换发光。通过演示信息数据在透明玻璃中反复写入和擦除,并且上转换发光调控可以读出光学信息,展现了信息无损读出的新兴应用。
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