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硅酸鉛玻璃光敏性及其機(jī)理的探究方法

信息來(lái)源:本站 | 發(fā)布日期: 2021-01-04 | 瀏覽量:
關(guān)鍵詞:硅酸鉛玻璃光敏性及其機(jī)理的探究方法
  玻璃材料的光敏性是指某些玻璃材料受紫外光照射后其折射率會(huì)發(fā)生根本性改變.利用玻璃材料的光敏性可以方便地制作光纖光柵及平面波導(dǎo)光柵等元器件,在光通訊及光傳感等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。硅酸鉛玻璃具有很強(qiáng)的光敏性,但對(duì)其產(chǎn)生光敏性的機(jī)理人們卻知之甚少。深入了解硅酸鉛玻璃強(qiáng)光敏性的機(jī)理對(duì)其應(yīng)用有若十分重要的意義。本文對(duì)硅酸鉛玻璃的光敏性及其機(jī)理進(jìn)行了深入研究。

  采用布儒斯特角法對(duì)不同組分的硅酸鉛玻璃材料受266nm激光照射后的折射率變化進(jìn)行了測(cè)量。首次發(fā)現(xiàn)硅酸鉛玻璃受低功率密度(50mJ/cm2)的266nm激光照射后其折射率變化為負(fù),在含50mol%氧化鉛的硅酸鉛玻璃中得到的較大折射率變化Δn= 0.2510.04.

  用紫外一可見(jiàn)吸收光譜、電子自旋共振譜(ESR)、拉曼光譜以及X射線光電子譜(XPS)等手段對(duì)硅酸鉛玻璃體材料光敏性的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入研究.(1)電子自旋共振譜研究表明.266nm激光照射不會(huì)在硅酸鉛玻璃中產(chǎn)生順磁缺陷中心,這一點(diǎn)與摻二氧化鍺或二氧化錫的二氧化硅玻璃不同:(2)266nm激光照射的能量密度不同,硅酸鉛玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化也是不一樣的.當(dāng)激光能量密度大于某一閑值時(shí),硅酸鉛玻璃在可見(jiàn)光區(qū)域的吸收系數(shù)突然增加,這一變化可能是由于硅酸鉛玻璃局部溫度升高而引起的:(3)高能量密度的266nm激光照射時(shí),硅酸鉛玻璃表面出現(xiàn)褐色斑點(diǎn),在可見(jiàn)光區(qū)琴的吸收系數(shù)顯著增大,XPS實(shí)驗(yàn)表明吐酸鉛玻璃表面氧化鉛含量增大,說(shuō)明褐色斑點(diǎn)是由于部分氧化鉛析出引起的;(4)低能量密度的266nm激光照射時(shí),硅酸鉛玻璃表面無(wú)褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生,在可見(jiàn)光區(qū)域的吸收系數(shù)稍有增加,吸收邊變平坦,Urbach能量增大.說(shuō)明玻璃結(jié)構(gòu)的無(wú)序性增大。拉曼光譜實(shí)驗(yàn)表明Pb-O鍵振動(dòng)峰下降,說(shuō)明由于266nm激光照射使硅酸鉛玻璃中部分Pb-O鍵被破壞.

  采用溶膠-凝膠法在石英玻璃基底上制作了硅酸鉛玻璃薄膜.并對(duì)紫外激光照射前后硅酸鉛玻璃薄膜的吸收光譜進(jìn)行了測(cè)量,發(fā)現(xiàn)266nm紫外光照射對(duì)硅酸鉛玻璃在235nm的吸收峰無(wú)影響.這與電子自旋共振譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致.但248nm的準(zhǔn)分子激光照射則會(huì)使硅酸鉛玻璃在235nm的吸收峰發(fā)生光漂白。
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