Co2+:ZnS晶体掺杂硫系玻璃的中红外荧光特性及应用研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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Co2+:ZnS晶体掺杂硫系玻璃的中红外荧光特性及应用研究
作者: irglass 时间: 2022-03-03 浏览:305 次

       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