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Ge-Sb-S硫系玻璃的声光特性与组成结构研究
作者: irglass 时间: 2020-05-02 浏览:2,962 次

       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Ge12SbyS88-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) Ge12SbyS88-y两种系列玻璃的拉曼光谱

图2: (a)(100-x)GeS2-xSb2S3和 (b) Ge12SbyS88-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) Ge12SbyS88-y两种系列玻璃在1550 nm的声光参数