镍离子激活超宽带近红外发光微晶玻璃研究进展OA北大核心CSTPCD

处在六配位八面体晶体场的过渡金属镍离子(Ni^(2+))具有超宽带近红外发光特性,其荧光半高宽是传统稀土离子(如Pr^(3+)、Er^(3+))的6~8倍。Ni^(2+)激活的近红外增益材料有望应用于宽带光放大器和可调谐激光器,引发了中国内外广泛关注。Ni^(2+)掺杂晶体具有极高的发光效率,但晶体存在制备工艺复杂、机械加工困难和难以成纤等问题,限制了此类材料在光纤放大器和激光器领域的应用。玻璃具有易加工和成纤的优点,但Ni^(2+)在玻璃中缺少合适的晶体场(配位场)环境,无法产生高效近红外发光。通过对玻璃进行热处理,可以在玻璃内部原位生成出不同类型的纳米晶体,即获得纳米晶体复合的微晶玻璃,可以为Ni^(2+)提供必需的晶体场。同时,控制玻璃内部生长的晶粒尺寸,使其远小于可见光波长(如小于30nm),可有效减弱瑞利散射,使微晶玻璃具有较低的光学损耗,满足光子器件实际应用要求。讨论了Ni^(2+)激活微晶玻璃的发光机理以及Ni^(2+)激活晶体、单相微晶玻璃、双相微晶玻璃和微晶玻璃光纤在超宽带近红外发光方面的研究进展,同时展望了Ni^(2+)激活超宽带近红外发光微晶玻璃未来研究的发展方向。