中文会议： 第十届中国功能玻璃学术研讨会暨新型光电子材料国际论坛会议摘要集

会议日期： 2018-11-08

会议地点： 中国云南昆明

主办单位： 中国硅酸盐学会特种玻璃分会（CCS）;中国科学院上海光学精密机械研究所（SIOM）

出版日期： 2018-10-31

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学材料科学与工程学院

出　　处： 《第十届中国功能玻璃学术研讨会暨新型光电子材料国际论坛》

摘　　要： 铋(Bi)掺杂玻璃因具有覆盖石英超低损耗窗口的、超宽带近红外(NIR)发光和良好的机械、化学稳定性日渐成为新一代光纤激光和光放大器的重要基质材料。但是,目前为止,并没有方法可以有效地稳定Bi的NIR中心(BNECs)。为此,我们以Bi掺杂镧铝硅酸盐玻璃(LaO-AlO-Si02)为例,通过设计玻璃网络结构,提出了局域过剩电荷模型来控制BNECS在玻璃网络中的稳定性,如图1所示。Bi周围的局域过剩电荷场可以通过向玻璃网络中引入网络修饰体或与Si不同价态的网络形成体取代Si形成。网络修饰体La的加入,会使Si-O-Si键断裂,非桥氧键(NBOs)增多。NBOs携带负电荷,La含量增多,NBOs也随之增,局域过剩负电荷场形成。过量的负电荷,需要与大量正电荷中和才能维持玻璃网络的电中性,此时,低价态的BNECs就很容易被氧化成高价的铋中心(例如Bi等),造成BNECs减少,NIR发光减弱。另外,La加入造成玻璃网络结构的严重解聚的同时,玻璃网络中Si-O-Si键的非对称伸缩振动增强,引起BNECs晶体场强的增强,从而导致铋的NIR发光发生红移,NIR发光寿命变短。当玻璃网络中的AlO含量增加时,Al通过取代玻璃网络中的Si形成Si-O-Al键而稳定存在,同时也会因为电荷失配而产生负电荷中心,形成局域过剩电荷场。一方面,Al的加入并不会引起玻璃网络结构的解聚,所以铋的NIR发光峰位和寿命长短都不发生变化;另一方面,产生的负电荷中心会诱导低价态的BNECs向高价态的Bi转变,造成吸收和NIR发光减弱。本工作能够解决BNECs在玻璃中的稳定性问题,能够指导设计出具有稳定高效宽带NIR发光的Bi掺杂激光玻璃,并有助于今后光纤的制备。

关 键 词： 铋 铝硅酸盐玻璃 玻璃结构 局域过剩电荷模型

领　　域： []