摘要：光纤激光器是大功率激光、空间激光通信、引力波探测、地球磁力探测等国家安全与科学前沿领域的迫切和重大需求.稀土离子掺杂的高增益玻璃光纤是光纤激光器的核心工作介质.氟硫磷酸盐(fluoro-sulfo-phosphate,FSP)激光玻璃具有稀土溶解度高、受激发射截面大、光学光谱性质优异等特点,是高增益激光光纤的潜在候选.本文从玻璃形成区、玻璃结构与性质关系、掺稀土玻璃发光与激光角度系统研究了Al F_(3)-R_(2)SO_(4)-RPO_(3)/Zn(PO_(3))_(2)(R=Li、Na、K)系列新型FSP玻璃.结果表明,热力学方法有助于简便快速地确定玻璃形成区,为该类新型激光玻璃设计提供指导.通过固体核磁共振谱、拉曼光谱、差示扫描量热分析、耐久性实验等揭示了Zn(PO_(3))_(2)能够提高FSP玻璃的结构聚合度和阴阳离子相互作用强度,从而增强玻璃的抗析晶稳定性和化学耐久性等,为大尺寸玻璃制备和光纤拉制奠定基础.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP激光玻璃典型的Er^(3+):^(4)I_(13/2)→^(4)I_(15/2)跃迁(~1.5μm)的荧光寿命为5.9~7.5 ms,发射截面为8.5×10^(–21)~9.0×10^(–21)cm^(2),光谱品质因子最高为6.4×10^(–23)cm^(2)s,饱和强度最低为1.0×10^(7)W/m^(2),优于部分掺铒磷酸盐、氟磷酸盐激光玻璃.通过组分优化,本文制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP单模光纤,峰值增益达4.7 d B/cm@1535 nm.基于该光纤实现了阈值约为50 m W、斜率效率为11.3%的光纤激光.

摘要：锗酸盐玻璃具有红外透过范围宽、最大声子能量低、机械性能优异等特点,是中红外窗口和固体激光器等的核心工作介质.以往在新玻璃体系研究中主要依赖“试错法”,这种方法基于大量实验,获得的数据有限.而常用的统计法、加和法等计算预测方法又仅局限于玻璃的物理性质计算,难以有效指导新型激光玻璃的探索.本文以Er^(3+)掺杂BaO-CaO-GeO_(2)(BCG)玻璃为例,提出利用该玻璃体系相图中的五种一致熔融化合物(CaO·GeO_(2),CaO·2GeO_(2),CaO·4GeO_(2),BaO·4GeO_(2)和BaO·GeO_(2))的物理和光谱性质,即可快速定量地预测整个玻璃形成区内所有玻璃组成的物理和光谱特性.研究表明,在该玻璃体系中,物理性质如密度和折射率的理论预测与实际值的最大误差分别为−2.05%和−0.97%,光谱特性如1530和2710 nm波段的有效线宽、吸收和发射截面、寿命、增益带宽和光学增益的最大误差均小于10%.在此基础上,建立了Er^(3+)掺杂BCG玻璃组成-结构-性质数据库,并将其初步应用于不同场景玻璃的成分设计.本研究符合玻璃结构相图模型的理论思想,对其他激光玻璃的研究具有指导意义.

摘要：玻璃科学中的挑战之一是如何从理论上预测计算玻璃的性能从而避免大量的实验试错,特别是对于需要设计具有一定力学、光学、光谱学等特性的激光玻璃.因此,本文以Er^(3+)掺杂碲酸盐激光玻璃(BaO-Ga_(2)O_(3)-TeO_(2),BGT)为例,提出利用玻璃结构相图模型定量计算预测新玻璃的物理性质和光学光谱特性,并选取少量代表性玻璃组分对预测结果进行实验验证并分析了误差来源.物理性质和多项光学光谱性质的计算结果与实验结果吻合,误差分别小于2%和10%.以此为基础,建立了Er^(3+)掺杂BGT玻璃基础性质数据库,给出了成玻区内大量玻璃组分的性质数据.结果表明,玻璃结构相图模型可以定量计算预测Er^(3+)掺杂BGT玻璃的物理性质和诸多光学光谱特性.本工作为完善玻璃基础数据库、降低研发成本以及新型激光玻璃材料研究提供了新思路.

摘要：大口径硫系玻璃在军事及民用高分辨率红外夜视成像领域有着重要的应用价值。现阶段缺少针对大口径硫系玻璃内部缺陷(包括条纹、杂质和裂纹等)进行量化评价的检测技术,因此硫系玻璃的品质控制成为了限制其大范围发展的瓶颈之一。针对课题组大口径硫系玻璃的透射光谱特性以及现有的近红外照相机的光谱响应特性,提出了一种工作在近红外波段的大口径硫系玻璃内部缺陷检测技术并设计成像镜头,镜头包含了使用K9、F6玻璃的三片双胶合透镜,有效焦距为200 mm,在近红外波段0.95~1.05μm实现消色差,成像质量接近衍射极限。根据镜头特点搭建了大口径硫系玻璃内部缺陷测试装置,实验验证了镜头的分辨率与设计要求相符,并可针对大口径硫系玻璃的各种内部缺陷进行有效检测。

摘要：针对红外双波段量子阱探测器,设计了一个可同时工作在4.4~5.4mm（中波段红外）和7.8~8.8mm（长波段红外）波段的仅含3片透镜的紧凑型双波段无热化光学系统,有效焦距为30 mm,f/#为2.1。对比先前报道的双波段无热化红外光学系统,此设计仅采用硫系玻璃材料Ge_（20）Sb_（15）Se_（65）制备的两片镜片和常规红外材料Zn S制备的一片镜片,通过合理分配各个镜片的光焦度达到系统在中波红外及长波红外两个波段的无热化设计效果,且不含衍射面,整体结构紧凑,制备难度低。利用硫系玻璃易于精密模压制备非光学球面的特点,仅在一片硫系玻璃镜片上设计一处非球面。设计结果显示,系统在两个红外波段,-40℃~60℃温度范围内像质良好,且光学调制函数（MTF）接近衍射极限。

摘要：通过片状玻璃模拟光纤拉丝情况并采用正交试验法设计实验,研究了掺稀土磷酸盐玻璃光纤纤芯与包层界面在不同光学加工质量下的微观缺陷。研究表明良好的预制棒加工质量可有效改善光纤纤芯与包层的界面状态,并且相对于纤芯玻璃来说,粘度较高的包层玻璃其加工质量对界面缺陷的影响更为显著。在此研究基础上提出了获得良好界面状态的光学加工条件。

摘要：变色膜是一种随观察角度不同而改变颜色的多层光学薄膜，在防伪领域有着重要的应用。本工作给出了金属 /介质型变色膜的膜系设计，包括各膜层的最佳厚度或最小厚度要求；针对现行制备工艺存在的生产周期长、成本高问题，提出了一种制备金属 /介质型变色膜的新工艺-纳米复 合工艺（ NCT），并用 NCT制备了变色膜样品，对样品的结构和光谱进行了测量。使用 NCT，可望大 幅度地降低变色膜的制备成本。