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研究了掺Yb3+:磷酸盐和掺Yb3+:硼磷酸两个系统的玻璃形成区、析晶性能、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命特性,并对硼磷酸盐玻璃的结构和性能进行了较详细的分析和研究,旨在寻找一种合适的掺Yb3+基质玻璃,以期最终获得高发射截面、长荧光寿命、物理化学性能优异的可供实用的掺镱激光玻璃。同时,制备了掺Nd3+激光玻璃,并与掺Yb3+激光玻璃进行了系统的比较和分析,得出了一些很有意义的结论。 本论文共分为引言、文献综述、理论基础、实验方法、结果与讨论和结论六个部分。论文概括了激光玻璃的研制背景、发展动态及理论基础,并通过全面系统的实验研究取得了以下主要进展和结果: 1.激光玻璃的积分吸收截面、发射截面和荧光寿命是表征激光玻璃增益系数、激发态最小粒子数、饱和泵浦强度的重要参数,这些参数与氧化物玻璃中共价键的强度和稀土离子周围的非对称性有很大的关系。硅酸盐激光玻璃和磷酸盐激光玻璃光谱性质的差别主要是由于二者的网络结构不同所致,磷酸盐玻璃特殊的链状结构使得稀土离子周围非对称性较大,从而使得其受激发射截面相对硅酸盐玻璃也比较大。 2.我们所制备的激光玻璃与公开的国际和国内的商用激光玻璃相比较,虽然荧光寿命略微偏短,但发射截面较大,使得两者乘积,也就是增益系数比一般的要大。 3.初步探索出了硼磷酸盐玻璃的成玻璃范围,成功制备了同时含有硼酸盐和磷酸盐的复合生成体玻璃,红外与拉曼光谱分析表明其结构与磷酸盐和硼酸盐有显著的差别。 4.在以前研究激光玻璃时,存在一个材料耐热冲击性差的问题,我们所制备的硼磷酸盐激光玻璃,其热学性能和力学性能都比以前制备的单一生成体玻璃要优越。同时,通过适当调整成分,有效抑制了硼的引入对激光玻璃荧光寿命的影响,所制备掺Nd3+和掺Yb3+硼磷酸盐激光玻璃荧光寿命分别为260μs和1000μs,这些性能与磷酸盐玻璃可比,可望成为一种新的激光材料。