优秀研究生学位论文题录展示

高强度掺铒磷酸盐玻璃热学性能和光谱性能研究

专 业: 材料学
关键词: 无碱磷酸盐玻璃 机械性质 光谱性质 热学性质 析晶稳定性
分类号: TQ171
形 态: 共 66 页 约 43,230 个字 约 2.068 M内容
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内容摘要


随着计算机网络及其它数据传输业务的飞速发展,人们对提高波分复用系统传输容量的需求日益增长,传统的石英基质由于其本身对稀土离子的溶解浓度低而不能满足需求,因此寻找合适的Er3+掺杂基质材料,对于光纤通信系统传输容量的扩展,具有非常重要的意义。

虽然许多物理的或结构设计的方法用来弥补石英基质稀土离子溶解度低的不足,但不能从根本上解决石英基质本身带来的限制,因此寻找合适的Er3+掺杂基质材料,实现光信号的宽带增益放大,对于光纤通信系统传输容量的扩展,具有非常重要的意义。

论文包括以下四部分:

文献综述、实验过程与理论、Er3+掺杂多组分磷酸盐玻璃硬度、光谱性质和热学性质的结果和讨论、结论。

论文首先在文献综述中介绍了发展光纤通信的目的和意义,详细介绍了光通信器件光纤激光器和铒光纤放大器的研究进程,概述了涉及该课题的基础知识,然后根据国内外磷酸盐玻璃的研究现状提出该课题研究依据和研究内容。

第二部分实验过程与理论中描述了实验方法、测试方法及过程,之后系统介绍了玻璃硬度测试原理和光谱理论分析方法,Judd-Ofelt理论和McCumber理论。

第三部分是该论文的核心,详细分析了掺铒无碱磷酸盐玻璃的硬度,光谱性质和热学性质。

从二元P2O5-BaO系统开始,到三元系统P2O5-BaO-Al2O3,到四元系统P2O5-BaO-Al2O3-La2O3,到五元系统P2O5-BaO-Al2O3-La2O3-Er2O3,到六元系统P2O5-BaO-Al2O3-CaO-La2O3-Er2O3和P2O5-BaO-Al2O3-B2O3-La2O3-Er2O3逐渐选出硬度值最高的玻璃组分。

在二元系统中,P2O5的含量从50~75mol%,玻璃的硬度先增加而后降低,在61~64mol%P2O5时,玻璃的硬度值较高。

在三元系统中,首先确立了具有最高硬度值的玻璃组分63P2O5-10Al2O3-27BaO,而后在此基础上得到四元系统,五元系统,再到六元系统,以及各种碱金属氧化物、碱土金属氧化物和三价氧化物对玻璃硬度的影响,最后得到六元系统的最高硬度值可达到400kgf/mm2以上,在机械强度方面可以与硅酸盐玻璃相媲美。

对未掺铒63P2O5-3La2O3-8+xAl2O3-26-xBaO、63P2O5-3La2O3-10Al2O3-22BaO-2MOM=Mg,Ca,Zn,Ba,Pb系统和掺铒63P2O5-lOAl2O3-xLa2O3-yBaO-zEr2O3、63P2O5-10Al2O3-1La2O3-25-xBaO-xCaO-1Er2O3、63P2O55-10-xAl2O3-xB2O3-25BaO-1La2O3-1Er2O3系统磷酸盐玻璃作热膨胀系数和梯温炉析晶性能的测试,得出了二价氧化物、三价氧化物对玻璃转变温度、热膨胀系数和析晶性能的影响关系。

对于二价氧化物,玻璃的转变温度以BaO<PbO<CaO<ZnO<MgO的顺序增加,玻璃的热膨胀系数以BaO<PbO<CaO<ZnO<MgO减小。

而CaO虽然能有效提高玻璃的硬度,但是过多的加入会导致玻璃析晶区域扩大。

La2O3、B2O3和Er2O3都能够减小玻璃的热膨胀系数,La2O3和B2O3可以使玻璃的析晶稳定性增强,而加入过多Er2O3会导致玻璃的析晶区域扩大。

最后研究了高强度掺铒磷酸盐玻璃即无碱磷酸盐玻璃的光谱性质,玻璃的主要成分是根据以上所讨论的硬度值较高的玻璃组分。

探讨了二价碱土金属氧化物CaO、BaO,三价氧化物Al2O3、B2O3和la2O3对稀土离子光谱性质的影响。

论文的第四部分是实验的总结..……

全文目录


中文摘要
英文摘要
1 文献综述
1.1光通信的发展概况
1.1.1通讯方式的历史回顾
1.1.2光纤通信的历史和现状
1.1.3光纤激光器
1.1.4光纤放大器
1.1.5光纤放大器的宽带传输和集成光学
1.2激光玻璃中的稀土离子
1.2.1稀土离子外层电子结构和能级结构
1.2.2稀土离子在玻璃中的发光
1.3本文的研究思路
2 实验与理论部分
2.1玻璃样品制备
2.2玻璃性质测试
2.3理论分析方法
2.3.1玻璃显微硬度的实验原理
2.3.2 Judd-Ofelt理论
2.3.3 McCumber理论
3 实验结果与讨论
3.1掺铒磷酸盐玻璃的机械性质
3.1.1简介
3.1.2实验
3.1.3结果与讨论
3.1.4小结
3.2掺铒磷酸盐玻璃的热学性质
3.2.1简介
3.2.2实验
3.2.3结果和讨论
3.2.4小结
3.3掺铒磷酸盐玻璃的光谱性质
3.3.1简介
3.3.2实验
3.3.3结果与讨论
3.3.4小结
4结论
参考文献

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中图分类: > TQ171 > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 玻璃工业

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