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非线性光学材料在图像处理、全光开关、光学存储和记忆系统等领域有着巨大的应用潜
力，得到了世界各国的广泛关注，因此近年来有关非线性光学及其材料的研究层出不穷。
目前常见的非线性光学固体材料包括非线性光学晶体材料、有机高分子材料和非线性光
学玻璃材料等。其中非线性光学玻璃材料的三阶非线性光学性能虽然不及部分有机高分子材
料和半导体晶体材料，但却具有比后两者高得多的综合品质因数和光纤耦合性能。同时，与
晶体材料相比，非线性光学玻璃材料具有优良的机械稳定性和成型能力，容易制成大块的光
学器件，制作工艺简单且成本较低，因而成为近来各国的研究热点。
在非线性光学玻璃材料中，碲酸盐系统玻璃材料凭借优良的综合品质、较高三阶非线性
光学极化率、超快光学响应、较宽的红外透过窗口、较好的化学稳定性和较低的熔化温度而
备受关注，而以铌碲酸盐系统为基础的新型碲酸盐系统重金属氧化物玻璃则表现出更为优秀
的综合品质，极有希望成为制作新型光学器件的理想材料。
在本研究中，我们对TeO2-Nb2O5系统重金属氧化物玻璃的组成和玻璃网络结构之间关
系、玻璃组成、结构与线性、非线性光学性能之间关系进行了研究和探讨，主要结论如下：
1.探明了TeO2-Nb2O5系统玻璃的熔制工艺条件，该系统玻璃750～800℃下即能制成
光学品质优良的玻璃材料，制备工艺简单、成熟，适合制成大尺寸优质的非线性
光学玻璃材料;
2.在Te02-Nb2O5系统玻璃中，Nb5+的引入将改变玻璃中碲氧、铌氧结构单元的种类，
影响铌碲酸盐玻璃的网络结构和稳定性，进而影响材料的线性和非线性光学性能：
3.在TeO2-Nb2O5二元系统玻璃中，Nb2O5含量能改变玻璃的析晶性能，有规律地调
整析出晶型的种类和析出温度，并影响材料的相关性能；
4.在TeO2-Nb2O5基玻璃中引入碱金属、碱土金属离子、中高价离子和高极化率离子、
稀土离子以及传统网络形成离子均会对玻璃网络结构和稳定性产生明显的影响，
Zn2+、Ce４+、Ho3+等离子的适当引入将有利于材料的三阶非线性光学性能：
5.TeO2-Nb2O5基玻璃的透过窗口为0.403～5.5μm，具有较宽的窗口宽度，线性光学
性能优良；
6.TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃的非线性光学效应源于电子云非线性极化效应，利用前
向简并四波混频法(DFWM)测定的三阶非线性极化率x⑶为9.2×10-13 esu，响应
时间可达400～620fs量级，具有宽广的应用前景：
7.在TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃中掺入适当的稀土离子，可以获得更好的三阶非线性
光学性能。含0.5wt％Ce4+的TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃在532nm处的x⑶值为
4.6×10-12esu，而含0.25wt％Pr3+玻璃在800nm处的x(3)值为2.33×10-12esu。掺入稀
土氧化物后玻璃的三阶光学非线性受稀土离子电子能级跃迁的影响明显，同时其
对玻璃结构的作用也会对x(3)产生一定的贡献；
8.含0.25wt％HO2O3的TeO2-Nb2Os-ZnO玻璃具有最好的综合品质：
关键词：碲酸盐玻璃、三阶非线性光学极化率、玻璃结构、稀土氧化物