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本论文的研究目的在于探索出一种新型的具有优良机械性能、中红外透过性能和物化性能的氟锆酸盐纳米微晶玻璃。通过对氟锆酸盐纳米微晶玻璃的制备工艺,物理化学性质和光谱性质的研究,为氟锆酸盐纳米微晶玻璃应用于制备红外光学器件和光纤放大器等方面提供一定的技术基础。
论文第一章首先介绍了微晶玻璃的特点、分类和发展概况;然后详细介绍了氟锆酸盐玻璃的特点以及氟锆酸盐微晶玻璃的研究概况。最后根据国内外氟锆酸盐纳米微晶玻璃的研究状况,提出了本课题的研究依据和研究内容。
论文第二章介绍了实验过程与光谱计算理论分析。给出了氟锆酸盐玻璃及氟锆酸盐纳米微晶玻璃样品的制备过程,样品物化性质和光谱性质的测试方法,介绍了用于稀土离子光谱计算的Judd-Ofelt理论和McCumber理论。
论文第三章研究了组成为50ZrF4-33BaF2-10YF3-5A1F3-2LaF3(FZ1)、55ZrF4-20BaF2-16YF3-5AIF3-4LaF3(FZ2)和55ZrF4-20BaF2-14YF3-5A1F3-6LaF3(FZ3)这三种氟锆酸盐纳米微晶玻璃的制备工艺,成功地制备出透明的纳米微晶玻璃,并详细地研究了热处理条件对纳米微晶玻璃红外透过性能的影响。通过研究认为,相比基质玻璃FZ2,其热处理后制得的微晶玻璃的红外透过率均有不同程度的降低,但透过率均在70%左右,并且其红外截止波长为7.5μm。大量实验表明,FZ2更合适于制备透明的氟锆酸盐纳米微晶玻璃,其稳定的热处理工艺是先将基质玻璃在368℃处保温成核10小时或者15小时,然后在390℃处晶化4小时。
论文第四章首先讨论了不同铥浓度掺杂的氟锆酸盐玻璃55ZrF4-20BaF2-16YF3-5AlF3-4LaF3的光谱性质,接着研究了组成为55ZrF4-20BaF2-14.8YF3-5AlF3-4LaF3-1.2TmF3的纳米微晶玻璃的制备工艺,并成功的制备出了透明的氟锆酸盐纳米微晶玻璃。最后详细地分析了透明纳米微晶玻璃的物化和光谱性质。研究发现,纳米微晶玻璃中晶粒的尺寸在31~45m左右,与基质玻璃相比纳米微晶玻璃的硬度有很大的增大,同时纳米微晶玻璃的密度也有所增加;研究还发现Tm3+离子在纳米微晶玻璃中的光谱特性也有所提高,相比基质玻璃,Tm3+离子在微晶玻璃中的Judd-Ofelt强度参数Ωt(t=2,4,6)减小,并且其在微晶玻璃中的吸收截面也有所增大。
论文的最后一部分为本论文的结论。在结论里,系统地总结了全文所得到的主要实验结论。