许思维 杨晓宁 杨大鑫 王训四 沈祥

1) (湖南文理学院数理学院, 常德 415000)

2) (宁波大学高等技术研究院, 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 宁波 315211)

本文制备了硫系玻璃Ge11.5As24Se64.5-xSx (x = 0, 16.125%, 32.25%, 48.375%和64.5%)并研究了其光学性质, 目的在于筛选可用于光学器件的最佳组分.通过测试该系列玻璃的激光损伤阈值、折射率、三阶非线性折射率以及吸收光谱, 结果发现, 玻璃中的Se被S原子逐渐替代后, 玻璃的线性和三阶非线性折射率逐渐降低, 玻璃光学带隙和激光损伤阈值不断升高.我们进一步利用拉曼散射光谱和高分辨率X射线光电子能谱研究导致这些物理性能变化的结构起源, 通过分析玻璃中不同结构单元的演变过程, 发现在这些玻璃网络结构中均以异极键(Ge-Se/S, As-Se/S)为主, 且相对于Se而言, Ge和As优先与S结合成键.随着玻璃结构中S/Se比例的增加, 与Se相关的化学键(Ge-Se, As-Se和Se-Se)数量逐渐减少, S相关化学键(Ge-S,As-S和S-S)数量逐渐增加, 但这对玻璃的拓扑结构几乎没有影响.由此可以断定引起玻璃物理性质变化的主要原因是玻璃结构体系中各个化学键强度之间的差异.

1 引 言

硫系玻璃因其自身具有极短的非线性光学响应时间、低的声子能、高的非线性系数和良好的红外透过区域而受到众多学者的广泛关注[1-6], 是在光学存储、非线性光学、红外激光和生物传感等中红外光学领域具有广阔应用前景的基质材料[7-13].例如, 在其高折射率(n)和低声子能方面, 近年来被用作中红外光纤的核心材料, 并成为拉曼……