近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在Yb3+/Al3+/B3+共摻石英玻璃中建立了B2O3取代SiO2時(shí)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)演化的直觀模型。相關(guān)研究成果正式發(fā)表于《美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)雜志》(Journal of the American Ceramic Society)。
　　Yb3+/Al3+共摻石英光纖是高功率激光器中最重要的增益介質(zhì)。但是，較高的熔融溫度和較高的折射率大大限制了其應(yīng)用。B2O3可有效降低玻璃熔體的粘度，并影響稀土離子的光學(xué)性能，但根本原因不明。
　　研究團(tuán)隊(duì)通過溶膠-凝膠法制備了具有不同B3+/Yb3+比例的摻Y(jié)b3+/Al3+/B3+共摻石英玻璃，同時(shí)制備了摻Y(jié)b3+，摻Y(jié)3+/Al3+/B3+，摻B3+的二氧化硅和硼硅酸鹽玻璃。通過紅外、拉曼光譜，29Si，27Al和11B魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振光譜以及27Al{11B}和11B{27Al}旋轉(zhuǎn)回波雙共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分析了Yb3+/Al3+/B3+共摻雜石英玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)B2O3低于2mol%時(shí)，Yb-O-B鍵替代部分Yb-O-Al/Si鍵，導(dǎo)致標(biāo)量晶體場(chǎng)參數(shù)，Yb3+不對(duì)稱度和Yb3+截面減小。進(jìn)一步增加的B原子更傾向于與Si和Al連接，而不是Yb。因此，上述參數(shù)基本不變，但添加B2O3可以連續(xù)降低折射率和密度。
　　該研究可為制備低數(shù)值孔徑的摻Y(jié)b3+的石英光纖提供參考。相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海自然科學(xué)基金和上海國(guó)際合作基金的支持。 
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