用于全光開關的新型環(huán)保Ge-Sn-Se硫系玻璃研究.pdf

1、硫系玻璃是以硫族元素（除氧和钚外）作為玻璃網絡結構體，通過引入其他元素形成的具有特殊功能的無定形非金屬材料。硫系玻璃是一種性能優(yōu)良的功能材料，具有較好的化學穩(wěn)定性、優(yōu)良的紅外透過特性、易于成玻成纖等優(yōu)點，尤其是較高三階非線性性能格外引人注目。硫系玻璃具有的高非線性折射率、低雙光子吸收、短響應時間（fs量級）使其在基于非線性性能的光子器件制備中具有較大的應用潛力。本論文使用熔融-淬冷法制備了兩組硫系玻璃基質，分別是Ge20和Ge15組，其

2、中Ge20組為Ge20SnxSe80-x（其中x=0，5，10，11.5，12.5，13，13.5，15），Ge15組 Ge15SnxSe85-x（其中x=0，5，10，13，15，16.5，17.5，18，18.5，20），通過多種測試方法，對玻璃網絡結構、光譜特性、三階非線性性能進行了詳細表征和分析，具體內容如下：
　　(1)硫系玻璃基質閾值行為研究。通過對制備的樣品進行切割、拋光等處理，使用X射線衍射儀分析樣品是否是無定形態(tài)

3、。通過測試得到樣品的在可見光和近紅外范圍的吸收光譜，計算得到光學帶隙，發(fā)現了獨特的短波截止波長的移動規(guī)律，驗證了光學閾值的存在。通過拉曼光譜分析，得到玻璃網絡中化學鍵的變化，解釋了閾值出現的原因，分析了玻璃結構內部可能存在的結構模型。
　　(2)Ge-Sn-Se硫系玻璃基質的三階非線性研究。在相同條件下，在二元Ge-Se硫系玻璃中分別引入相同摩爾比的四種不同元素Ga、Sn、Sb、Te，然后測得所有樣品的吸收光譜、玻璃轉變溫度、光學

4、帶隙等光學參數，使用Z掃描技術測得樣品在通信波段的三階非線性性能，引入Sn的玻璃組分具有最高的三階非線性性能，進一步結合拉曼光譜分析樣品具有不同非線性性能的原因。在相同條件下測試得到兩組Ge-Sn-Se基質玻璃的三階非線性性能。
　　(3)Ge-Sn-Se基質玻璃非線性性能提高。探索提高樣品三階非線性性能的方法，一種方式是熱處理。通過熱處理方法，測試獲得樣品的吸收光譜、XRD光譜、光學帶隙等方面產生的變化，然后再次測試微晶樣品的三

5、階非線性變化趨勢。另一種方法是在基質中引入具有高極化率的原子或者離子，對樣品進行熱處理，利用量子點效應提高樣品的三階非線性性能。
　　(4)Ge-Sn-Se基質玻璃在中紅外波段的三階非線性性能。硫系玻璃在中紅外波段的三階非線性性能的報道是比較少的，而能夠在中紅外波段表現出較好非線性性能的材料由于在軍事與民用方面巨大的潛力而備受關注。通過使用升級版的Z掃描測試方法，獲得兩組Ge-Sn-Se玻璃在中紅外波段的非線性性能，并且分析了三階