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枣庄硅酸铅玻璃光敏性及其机理的探究方法

2021.01.21

玻璃类型的光敏性是指某些玻璃类型的折射率在受到紫外线照射后会发生全局变化。利用玻璃类型的光敏性，可以方便地制作光纤光栅、光栅尺等电子器件，用于平面引导光波，广泛应用于光通信、光传感器等行业。硅酸铅玻璃具有很强的光敏性，但光敏性的原理却知之甚少。深刻理解铅硅酸盐玻璃的强光敏性原理，对其应用具有重要的现实意义。本文深入分析了铅硅酸盐玻璃的光敏性及其原理。
用布儒斯特角法精确测量了266nm激光辐照下不同成分的铅硅酸盐玻璃原料的折射率变化。用低功率的266nm激光(50mJ/cm2)照射，用50mol%一氧化铅(SO)的硅酸铅玻璃测量折射率，结果表明，折射率的变化δn为0。2510.04.
采用紫外-可见光谱、电子自旋共振、拉曼光谱和x光电子能谱等方法，对玻璃原料硅酸铅的光敏特性进行了深入的分析。电子自旋共振研究表明，在铅硅酸盐玻璃中，266nm激光照射不易造成顺磁缺陷。它不同于掺杂了锗或二氧化锡的二氧化硅夹层玻璃：(2)2)266nm激光的能量比不同，硅酸铅玻璃内部结构的转变也不同。当激光的比能超过一定的闲置值时，硅酸铅玻璃的吸收率在可见光区突然增大，这可能是由硅酸铅玻璃的温升引起的；
(3)在高效率、相对密度的266nm激光照射下，硅酸铅玻璃表面出现褐色斑点，可见区钢琴吸收率明显增加。XPS测试表明，铅酸玻璃表面氧化铅的成分膨胀，说明褐色斑点是由一部分氧化铅沉淀而成。(4)在低比能的266nm激光照射下，铅硅酸盐玻璃表面无棕点，可见区吸收率略有增加，而消解吸收边缘变平，Urbach动能膨胀，说明夹层玻璃结构的混乱性扩大。拉曼光谱分析表明，铅氧键的振动峰降低，表明266nm激光照射破坏了铅硅酸盐玻璃中的部分铅氧键。
用胶体溶液-凝胶法在应时玻璃管基片上制作了铅硅酸盐玻璃塑料薄膜。准确测量了紫外激光照射前后左右铅硅酸盐玻璃塑料薄膜的光谱图。发现266nm紫外光照射对235nm处硅酸铅玻璃的消解和吸收峰没有损伤，这与电子自旋共振光谱的实验结果一致。然而，硅酸铅玻璃在235纳米处的吸收峰在248纳米处被准分子激光照射光漂白。

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