新型中红外宽光谱高增益材料:Er3+:CaF2/氟化物玻璃微纳复合材料

批准号:
61405221
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
范金太
依托单位:
学科分类:
F0509.光学和光电子材料
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯际田、王焱、齐申、李晓凯
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中文摘要
中红外宽光谱高增益激光材料是中红外飞秒激光和中红外宽调谐激光的关键核心,在科学研究、医疗应用、军事等方面有着广泛而重要的应用前景。本项目针对传统激光材料应用于中红外超快激光时遇到的难题,并结合超快、可调谐中红外激光的发展趋势,提出Er3+掺杂的晶体/玻璃中红外超快激光复合材料。该复合材料将中红外宽光谱的Er3+掺杂碱土金属氟化物微晶粉体和Er3+玻璃粉体在微纳尺度均匀混合并成型,采用类似于透明陶瓷的真空烧结工艺,在玻璃软化点附近进行烧结,将微晶粉体均匀分散与玻璃相中,并通过调整玻璃折射率使其与微晶折射率匹配,制备出透明的微纳复合材料。复合材料中分别处于玻璃相与晶体相中的Er3+离子,具有不同的光谱特性,从而使复合材料具有比单一材料更宽的中红外光谱,以满足超快激光和宽调谐激光的宽光谱要求。
英文摘要
mid-infrared laser materials that have wide FWHM and high gain coefficient are the key components of ultrafast mid-infrared lasers and wide-tunable mid-infared lasers, and have wide and important potential applications in the fields of scientific research, medicine and military, etc. In this project, a new kind of composite composed of Er3+ doped crystals and Er3+ doped glass is proposed to address the problems that conventional materials have encountered when applied to ultrafast lasers and wide-tunalbe lasers. The composite is made by mixing homogeneously alkaline-earth metal fluoride micro crystals having broad FWHM with Er3+ doped glass powder in nano-micro scale, subsequently heat-treating the mixture around the soften temperature of the glass in vacuum. Thus, the micro crystals are cohered together and dispersed homogeneously in glass phase. High transparency can be achieved as long as the refractive index of glass is adjusted to match that of the crystal. The composite obsesses broader FWHM than single phasematerials because Er3+ ions in the composite is located in both crystal and glass, and each has its respective different spectral line shape.
中红外宽光谱高增益激光材料是中红外飞秒激光和中红外宽调谐激光的关键核心,在科学研究、医疗应用、军事等方面有着广泛而重要的应用前景。本项目针对传统激光材料应用于中红外超快激光时遇到的难题,并结合超快、可调谐中红外激光的发展趋势,提出Er3+掺杂的晶体/玻璃中红外超快激光复合材料。复合材料中分别处于玻璃相与晶体相中的Er3+离子,具有不同的光谱特性,从而使复合材料具有比单一材料更宽的中红外光谱,以满足超快激光和宽调谐激光的宽光谱要求。.本课题按照研究计划的要求,开展了Er3+掺杂碱土金属氟化物微晶粉体合成与性能研究,研制了与微晶折射率相匹配的氟化物玻璃,自此基础之上探索Er3+微晶粉体与Er3+玻璃粉体在微纳尺度上均匀复合,在玻璃软化点附近进行烧结,将微晶粉体均匀分散与玻璃相中,我们成功制备了Er3+:CaF2/FA复合材料,获得了2.7微米附近的发光,实现了荧光光谱的展宽。这种新的复合制备方法,不仅为新的微晶玻璃材料开发提供新的思路,而且为宽光谱荧光材料提供新的解决方案。此外,通过对复合材料的复合制备机理的研究,为相关研究人员开展不同体系复合材料制备提供了参考。
期刊论文列表
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科研奖励列表
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专利列表
Perfectly transparent pore-free Nd3+-doped Sr9GdF21 polycrystalline ceramics elaborated from single-crystal ceramization
单晶陶瓷化制备完全透明无孔 Nd3 掺杂 Sr9GdF21 多晶陶瓷
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2017.05.054
发表时间:2017-12
期刊:JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
影响因子:5.7
作者:Jiang Yiguang;Jiang Benxue;Jiang Nan;Zhang P;e;Chen Shuilin;Gan Qijun;Zhang Ge;Fan Jintai;Mao Xiaojian;Su Liangbi;Li Jiang;Zhang Long
通讯作者:Zhang Long
Er(3+)-doped transparent glass ceramics containing micron-sized SrF2 crystals for 2.7 μm emissions.
含有微米级 SrF2 晶体的 Er3 掺杂透明玻璃陶瓷,发射量为 2.7 μm
DOI:10.1038/srep29873
发表时间:2016-07-19
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Jiang Y;Fan J;Jiang B;Mao X;Tang J;Xu Y;Dai S;Zhang L
通讯作者:Zhang L
Identification of Cr valence states in Cr and Nd co-doped Lu3Al5O12 laser ceramics
Cr、Nd共掺Lu3Al5O12激光陶瓷中Cr价态的识别
DOI:10.1016/j.optmat.2016.06.026
发表时间:2017-09
期刊:Optical Materials
影响因子:3.9
作者:Zhang P;e;Jiang Benxue;Fan Jintai;Mao Xiaojian;Zhang Long
通讯作者:Zhang Long
Structure and optical properties of transparent Er3+-doped CaF2-silica glass ceramic prepared by controllable sol-gel method
可控溶胶-凝胶法制备透明Er3掺杂CaF2-二氧化硅玻璃陶瓷的结构与光学性能
DOI:10.1016/j.ceramint.2016.03.039
发表时间:2016-06-01
期刊:CERAMICS INTERNATIONAL
影响因子:5.2
作者:Jiang, Yiguang;Fan, Jintai;Zhang, Long
通讯作者:Zhang, Long
Europium doped transparent glass ceramics containing CaF2 micron-sized crystals: structural and optical characterization
含有 CaF2 微米级晶体的掺铕透明玻璃陶瓷:结构和光学表征
DOI:10.1039/c6ra10288c
发表时间:2016-01-01
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Jiang, Yiguang;Zhang, Pande;Zhang, Long
通讯作者:Zhang, Long
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