Ge-S基硫鹵玻璃紅外光纖材料的組成、結構與性能研究.pdf

1、優(yōu)異的透紅外性能使得紅外光纖材料在傳感器、功率傳輸和長距離通信等領域中具有重大意義.而硫鹵玻璃由于各向同性和結構均勻且在可見光和紅外波長區(qū)域具有高透光性等優(yōu)點而成為一種理想的紅外光纖材料.該文研究了GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-KCl和GeS<,2>-In<,2>S<,3>-KCl兩種新型硫鹵玻璃紅外光纖基體材料的制備工藝、成玻性能、熱性能、光學性質(zhì)和化學鍵特性.分析了玻璃各項性能隨組成的變化關系.圍繞組成-結構-性能這一主線

2、,分析了KCl對于玻璃各種性質(zhì)的影響.在GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-KCl系統(tǒng)中,KCl的最大摻入量為0.6摩爾分數(shù).該三元系統(tǒng)的玻璃形成區(qū)是由GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>這個準二元系統(tǒng)逐漸向KGaS<,3/2>Cl復雜化合物延伸,在E線的兩側(cè)擴展成為一個狹長的區(qū)域.<,x>GeS<,2>-(1-x)In<,2>S<,3>二元系統(tǒng)不成玻,但摻入KCl后就可以得到透明的玻璃,B線:0.7GeS<,2-x>In<,2>

3、S<,3>(1-x)KCl上KCl的最小含量達到0.015.而且玻璃的顏色與玻璃組分的關系很明顯.GeS<,2>-In<,2>S<,3>-KCl系統(tǒng)玻璃的形成區(qū)是在In<,2>S<,3>/KCl=1/1(組分)的兩側(cè)擴展成的一個狹長區(qū)域,其中KCl的最高含量可達到0.45摩爾分數(shù)以上.GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-KCl和GeS<,2>-In<,2>S<,3>-KCl兩個體系的Tg較高,在300~400℃之間;玻璃形成能力很好

4、,η值在0.25~0.3之間.Cl<'->對玻璃的網(wǎng)絡起到終止作用,因此KCl使玻璃轉(zhuǎn)變溫度降低.而KCl的含量與玻璃形成能力呈現(xiàn)非線性關系:隨著KCl的引入,η值先增大后減小.兩個系統(tǒng)玻璃的透過波長范圍約為0.45~11.5μm.隨著KCl的加入,玻璃的透紅外截止波長沒有變化,短波吸收限向短波移動.拉曼光譜表明:KCl與GeS<,2>不發(fā)生相互作用.所研究體系玻璃的結構:共用Ga(In)原子的Ga(In)-S鍵和Ga(In)-Cl鍵形