近日，我室硕士生曹振飞（第一作者）和戴世勋研究员（通讯作者）在Ceramics International期刊上发表了题为“Correlation between acousto-optic and structural properties of Ge–Sb–S chalcogenide glasses”论文(Ceramics International. 2020,46(8),10385-10391. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.036)。

       目前，声光效应已广泛地应用于光电子技术科学和激光技术中主要用作Q开关、光强度调制器、光位相调制器、光术、激光技术、光信息处理技术等领域，以及用于研究物质的弹性性质、束偏转器、激光锁模以及大屏幕显示的靶面等。为提高声光器件性能，研究者开始关注新型声光材料。硫系玻璃因其高折射率、低声速和优良的红外透过特性，故具有较高的声光品质因子M₂，是一种优良的声光材料。目前已报道硫系玻璃的声光特性基本以含As元素玻璃体系。基于探索安全环保的新型硫系声光材料，本文制备了(100-x)GeS₂-xSb₂S₃（x=70,60,50,40,30,20 mol%）（第一组）和Ge₁₂Sb_yS_88-y（y=32,25,18 mol%）（第二组）两种Ge-Sb-S系列玻璃，测量了Ge-Sb-S玻璃的热机性能、弹性性能、声学和光学性能，同时利用所测参数计算了声光品质因子M₂，并测量了玻璃的拉曼光谱（如图1），以探索该体系玻璃的声光特性与结构变化的联系，结果发现：第一组系列玻璃，随着Sb₂S₃含量增加，GeS₄四面体单元的减小，导致了玻璃的稳定性降低，超声衰减增大（如图2a）。而由于Sb元素的增加，折射率增大，极大地增加了M₂值（如表1）；第二组系列玻璃，随着Sb含量的增加，导致玻璃内部结构从疏松变成致密状态，超声衰减减小（如图2b），同时使得M₂增大。在该系列样品中，Ge₁₂Sb₃₂S₅₆玻璃在1550 nm获得最高M₂值（M₂= 252´10^-18 s³/g）,并且在25 MHz声频下对应的超声衰减为1.95 dB/cm，该组成玻璃具有高声光品质因子和低超声衰减性能。

图1: (a) (100-x)GeS₂-xSb₂S₃和 (b) Ge₁₂Sb_yS_88-y两种系列玻璃的拉曼光谱

图2: (a)(100-x)GeS₂-xSb₂S₃和 (b) Ge₁₂Sb_yS_88-y玻璃在25 MHz声频下的超声声速和声衰减

表1: (a) (100-x)GeS₂-xSb₂S₃和 (b) Ge₁₂Sb_yS_88-y两种系列玻璃在1550 nm的声光参数