近日，我室研究生桂一鸣为第一作者，刘自军副研究员为通讯作者，在Ceramics International期刊上发表了题为“Mid infrared fluorescence characteristics and application of Co²⁺:ZnS doped chalcogenide glass-ceramics”的论文（Ceramics International,2022,48: 8502-8508. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.060）。

       中红外波段包含大量气体分子的基带吸收，中红外激光器一直作为国内外的研发热点。Co²⁺: ZnS晶体具有良好光学性能，而硫系玻璃具有优异的拉伸性能、宽的红外透射范围。两者结合成的复合材料兼具成纤能力和高荧光效率的优势，是作为红外光纤激光器增益介质的候选材料。此研究采用单轴热压法制备了具有宽频中红外发射特性的微晶玻璃。利用1550 nm激光器激发，在室温下观察到2 ~ 4 μm的超宽带中红外发射。在90 ~ 290 K的温度范围内，测到Co²⁺: ZnS掺杂硫系玻璃的寿命和荧光强度显著变化。应用该特性检测温度变化时，观察到约0.18 K的灵敏度。利用样品强而宽的荧光特性，通过搭建气敏装置进行传感实验，丁烷气体的检测灵敏度达到了56 ppm。这些结果表明，该微晶玻璃可用于气体和温度的光学传感。

图1  不同Co²⁺:ZnS掺杂量样品的XRD谱图(a)、红外透射光谱(b)、荧光光谱(c)和衰变曲线。插图为5wt% Co²⁺:ZnS掺杂样品的近红外照片

图2  气体传感装置原理图

图3 (a)充入C₄H₁₀气体前后荧光光谱；(b) 荧光强度随C₄H₁₀浓度的不同而在3380 nm处发生变化