研究进展
首页 > 研究进展
CsCl纳米晶复合的GeS2-Sb2S3-CsCl透明硫系微晶玻璃的三阶光学非线性研究
作者: irglass 时间: 2020-11-23 浏览:479 次

        近日,我室张琛硕士(第一作者)、陈飞飞博士(通讯作者)等人在硫系微晶玻璃的三阶光学非线性研究方面取得进展。相关研究工作在 Ceramics International(SCI,IF=3.83)上发表,论文题目为:Improvement of third-order nonlinear properties in GeS2-Sb2S3-CsCl chalcogenide glass ceramics embedded with CsCl nano-crystals。(DOI:https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.293

       在众多硫系微晶玻璃体系之中,研究相对广泛是GeS2-Sb2S3-CsCl准三元体系,目前对其已经涉及的研究包括机械性能,结构性能和结晶性能等方面。本次研究弥补了该微晶玻璃体系在三阶光学非线性研究方面的空缺,发现玻璃基质中CsCl相的纳米晶化可以显着提高玻璃的三阶光学非线性。我们选择了经典的62.5GeS2-12.5Sb2S3-25CsCl(mol%)作为基质玻璃组分,其在短时间热处理的条件(270 ℃,1h)下即析出了CsCl晶体,通过TEM测量发现热处理20h的Ge-Sb-S-CsCl硫系玻璃主要尺寸分布于10.7 nm(图1,a),远低于基质玻璃的吸收截止波长,由CsCl纳米晶体引发的光散射对透射率影响较小;通过飞秒激光器在800纳米波长下的Z扫描测量,与未结晶的基质玻璃相比,GeS2-Sb2S3-CsCl微晶玻璃的最大非线性折射率(n2)几乎增加了三倍(图2,a),但其最大非线性吸收系数(β)也增加了62%(图2,b)。通过计算不同热处理时间样品的品质因数(FOM),我们发现:析出较小尺寸晶粒的样品一般具有更优良的三阶非线性光学综合性能。

图 1. (a)热处理20小时的62.5GeS2-12.5Sb2S3-25CsCl硫系微晶玻璃样品中CsCl晶体的TEM低分辨率图像;插图为晶体尺寸分布;(b)具有晶格间距的CsCl微晶的TEM高分辨率图像;(c)标注d间距测量的TEM图像;(d)对应的d间距的电子衍射图。

图 2. (a)基础玻璃和热处理1、5、20小时微晶玻璃的闭孔Z扫描曲线;(b)同样的样品的开孔Z扫描曲线。