134μm近红外发光材料制备与光谱性能研究

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1、浙江大学硕士学位论文1.34μm近红外发光材料制备与光谱性能研究姓名：陈苗申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：钱国栋20040401浙江大学硕士学位论文摘要集成光路或者集成光学器件中为了弥补光信息处理和传输过程中的光损耗，需要集成能够起放大光信号作用的平面有源光波导元件。稀土离子Nd计的跃迁4F3n---{．4113／2，发射波长为1．34mrt，对应第二标准通讯窗口波长，也是Si02光纤(或平面波导)色散等于零的传输窗口，同时也是聚合物光纤(或平面波导)的最低损耗传输窗口。本文在系统叙述有源光波导材料进展、

2、前景和面临的主要问题基础上，合成并研究了钕二元和三元配合物的近红外光谱性质；应用溶胶一凝胶技术，以VTES为先驱体，分别采用物理掺杂的方法将Nd(TTA)3(TPPO)2掺入乙烯基改性Si02薄膜中和原位合成技术在乙烯基改性Si02薄膜中合成了NdQ3；应用无水溶胶一凝胶技术，以SiCl4、zrCl4、c，HsOH等为原料，研制了可望用于有源光波导基质材料的低羟基含量Zr02．Si02二元系统凝胶玻璃。合成了Nd(AcAc)32H20、Nd(TFA)32I-／20、Nd(HFA)32I-I．0、Nd(DBM)yH20、N

3、d(AcAc)3Phen、Nd(TFA)3Phen、Nd(HFA)3Phen、Nd(DBM)3Phen、Nd(TTA)a(TPPO)2、Nd(HFA)3(TPPO)2、Nd(AcAc)4F[Py、Nd(TTA)。HPy、NaQ3等一系列二元和三元配合物，研究了有机配体、协同试剂、基因取代等对配合物的发光有效带宽、强度的影响。发光光谱研究表明，由于协同试剂的参与，屏蔽了水分子参与配位，降低了羟基(OH)对钕离子激发态能级4F3，2的猝灭，三元配合物的荧光强度均比二元配合物强，其中配合物Nd(TTA)3(rpPo)2在134

4、0nm处的芡光强度最强，适合作为掺杂的光学活性物质，来制备有源光波导材料；在有水工艺条件下，单纯地氟化配体未必能提高钕配合物的近红外发光性能。在研究钕二元和三元配合物荧光性质的基础上，研制了Nd(TI'A)3(TPPO)2(预掺杂)和NaQ3(原位合成)掺杂有机改性凝胶玻璃薄膜。488nm光激发下，观察到薄膜中钕的发光，与纯配合物粉末荧光相比，峰形变化不大，表明配体对钕起着有效的包裹和保护作浙江大学硕士学位论文用，Nd”离子的配位环境受基质的影响很小。而且我们还发现8．羟基喹啉与钕离子之间存在能量传递，能间接激发钕离子。

5、材料中的残余羟基(OH)可强烈猝灭近红外发光，为有效降低材料中的羟基含量，采用无水溶胶一凝胶工艺制备了Si02、Si02一Zr02凝胶玻璃，用红外光谱对其结构进行了表征，并且估算了si02凝胶玻璃中的Si—OH含量。结果发现，通过无水溶胶一凝胶工艺制备的凝胶玻璃比有水工艺具有更低的Si．OH含量。SiOrZr02二元凝胶玻璃的折射率与Zr02含量基本上成线性关系，而且适当的热处理有利于折射率的提高。经150oC热处理的si0，一z幻，二元系统凝胶玻璃，其折射率可固Zr02含量的改变，实现在1．438～1．546范围内调控

6、。关键词：有源光波导；钕有机配合物；近红外荧光；能量传递；Si02．Zr02凝胶玻璃；折射率；薄膜浙江大学硕士学位论文AbstractIntegratedopticalcircuit(IOC)hasbeenrapidlydeveloped．However,theopticallossduringtheopticalinformationprocessingandtransmissionhasbeenasignificantbarrierinthedevelopmentofIOC．InordertOcompensateth

7、eopticalloss，activeopticalwaveguidedeviceswhichcarlamplifyopticalsignalsshouldbeintegratedonintegratedopticalcircuit．Rareearthisimportantinmakingactiveopticaldevices．Inparticular,thetransitionof4F3，2—'4113，2ofNd。+ionleadstOthepeakemittingwavelengcllat1．34grn，thes

8、econdstandardtelecommunicationwavelength，whichisalsothezerodispersiontransmissionwindowofSi02fiber(orplanaropticalwaveguide)andthemostlow—lossdissipationtransm