Ho3+掺杂钙锶锂硼酸盐玻璃的结构特性与Judd-Ofelt分析及其在光通信与固态激光器中的应用潜力

本文通过熔融淬火技术制备了Ho3+掺杂钙锶锂硼酸盐（CSLB）玻璃，系统研究了其结构、热学及光学特性。XRD证实其非晶态结构，FT-IR揭示了BO4/BO3单元及B-O-B键振动模式，DSC显示高热稳定性（ΔT值高）。基于Judd-Ofelt（J-O）理论计算的光学参数（Ω2, Ω4, Ω6）表明CSLB0.5玻璃中Ho-O键共价性最强，负键合参数（δ）印证离子性。近红外（NIR）发射截面与增益系数（G(ν)）证实该材料在高性能激光器中的适用性，为光通信与固态激光器设计提供了理想候选材料。

　　

Highlight

本研究通过熔融淬火技术成功制备了不同Ho³⁺掺杂浓度的CSLB玻璃，其非晶态结构经XRD验证，FT-IR光谱揭示了硼酸盐网络的特征振动模式（BO₄三角单元、BO₃四面体及B-O-B桥接键）。DSC热分析表明材料具有优异的热稳定性（高ΔT值），为高温应用奠定基础。

Physical properties

密度与折射率测试显示，随着Ho³⁺浓度增加，玻璃密度线性上升（公式：ρ = W_a/(W_a?W_b)×0.999 g/cm³），表明稀土离子成功嵌入玻璃网络。

Conclusions

CSLB玻璃的J-O参数（Ω₄最高值出现在CSLB0.5样品）和负键合参数（δ）揭示了Ho³⁺与氧的强相互作用。近红外区高发射截面与增益系数（G(ν)）证实其在激光放大器与光通信器件中的巨大潜力，为下一代光子器件开发提供了创新材料平台。