论文部分内容阅读
金属纳米晶玻璃材料,由于其所特有的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)效应使之具有独特的光学性能,从而成为各国学者研究的热点。但是金属纳米颗粒的引入也会导致玻璃透明度的降低,使其在一些光学应用上受到限制。为此,本论文提出在玻璃中引入金属-In2O3纳米结构来解决此问题。通过溶胶-凝胶结合气氛控制的方法将Ag-In203纳米结构引入到钠硼硅玻璃中,并对Ag-In203玻璃的制备工艺、微结构表征、以及光学性能等几个方面展开详细的研究,具体研究内容如下:1.通过溶胶-凝胶结合气氛控制的方法成功合成了含有Ag-In2O3纳米结构的高透明钠硼硅玻璃(Ag-In2O3玻璃)。微结构分析结果表明,Ag-In2O3纳米结构中Ag和In元素是以晶态Ag纳米颗粒和非晶态In2O3两种形式存在。其中,Ag纳米颗粒尺寸小、分布均匀,且良好的分散在玻璃基质中,因而诱导了 SPR效应和量子限域效应。此外,Ag-In2O3玻璃几乎在整个可见光谱范围内显示出高于70%的高透射率。2.对Ag-In203玻璃荧光性能和非线性吸收效应进行研究。与单独掺入Ag纳米结构的玻璃(Ag玻璃)和纯钠硼硅玻璃(纯玻璃)相比,Ag-In2O3玻璃的荧光强度明显增强,其原因很可能来源于Ag纳米颗粒的SPR效应诱导产生的局部电场效应,较小的Ag纳米颗粒尺寸分布,以及Ag纳米颗粒和In3+离子之间的能量转移。同时,开孔Z-scan技术进一步显示Ag-In2O3玻璃具有典型的二光子吸收效应,其非线性吸收系数β的数量级为~10-9 cm W-1,并且,随着输入能流密度的增加归一化透过率降低,展现出良好的非线性吸收效应和潜在的光限幅行为。通过对非线性吸收效应机理的研究,发现SPR效应和量子限域效应的存在是影响非线性吸收效应的主要因素。