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基于Ge-Te-AgI硫卤玻璃的新型声光材料
作者: irglass 时间: 2021-04-19 浏览:193 次

       近日,我室硕士研究生丁胜杰(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“Novel acousto-optic material based on Ge-Te-AgI chalcohalide glasses”的论文(Ceramics International.2021, 47 (9), 12072-12077.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.051)。

       光波与声波的相互作用是激光在光通信和信息处理系统中具有广阔应用前景的重要现象之一。目前,利用声光效应制成的声光器件已广泛地应用于光强度调制、相位调制、激光技术、光信息处理技术等领域。适合于构建声光器件的材料需要具有高的声光品质因子(M2)、低的声损耗、高的光学质量、良好的机械性能、热稳定性等,此外,它们应该是容易获得和容易制造、切割、抛光的。硫系玻璃由于具有高折射率、低声速、较好的结构稳定性、各向同性以及可见光到远红外波段超宽透过窗口等特性,使得其在声光材料的制备中引起了广泛的关注。目前关于硫系玻璃声光特性的报道主要集中在可见,近红外和中红外波段,关于远红外硫系玻璃声光材料的应用鲜有报道,这主要受制于远红外声光器件对材料高声光品质因子M2的追求。本文制备了一系列(GeTe4.3)100−x(AgI)x (x = 5, 10, 15, 20, 25, 30 mol%)玻璃。研究了其在10.6 mm处作为声光(AO)材料中的应用潜力。用DSC、XRD和红外光谱仪分析了这些玻璃的热、光学性能。与此同时,测量了其折射率、密度、弹性模量、声速和声衰减、比较计算了其M2值。结果表明,这些玻璃均呈现单一的玻璃化转变温度(Tg)和单一的晶化峰(Tx),随着AgI的加入,Tg降低,而Tx升高。X射线衍射分析表明,合成的玻璃呈非晶态。另外,它们都有2 ~ 20 mm的宽透明窗口,在室温下声衰减与频率几乎成线性正比,并且在引入AgI后,折射率和密度增大,声速和弹性模量减小。最终,最大折射率(n = 3.729)和最小声速(V=2.037 ´ 103 m/s)出现在70GeTe4.3-30AgI玻璃中,使得其在10.6 mm处具有最大M2值为3671 ´ 10-15 s3/kg。这种玻璃材料的极高M2值使得对追求更高衍射效率的远红外AO调制器具有吸引力。

左图:系列(GeTe4.3)100−x(AgI)x (x = 5, 10, 15, 20, 25, 30 mol%)玻璃的DSC曲线

右图:系列(GeTe4.3)100−x(AgI)x (x = 5, 10, 15, 20, 25, 30 mol%)玻璃的红外透过光谱(插图显示短波截止边红移)