近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室在Yb3+/Al3+/B3+共掺石英玻璃中建立了B2O3取代SiO2时性质和结构演化的直观模型。相关研究成果正式发表于《美国陶瓷学会杂志》(Journal of the American Ceramic Society)。
　　Yb3+/Al3+共掺石英光纤是高功率激光器中最重要的增益介质。但是，较高的熔融温度和较高的折射率大大限制了其应用。B2O3可有效降低玻璃熔体的粘度，并影响稀土离子的光学性能，但根本原因不明。
　　研究团队通过溶胶-凝胶法制备了具有不同B3+/Yb3+比例的掺Yb3+/Al3+/B3+共掺石英玻璃，同时制备了掺Yb3+，掺Y3+/Al3+/B3+，掺B3+的二氧化硅和硼硅酸盐玻璃。通过红外、拉曼光谱，29Si，27Al和11B魔角旋转核磁共振光谱以及27Al{11B}和11B{27Al}旋转回波双共振实验系统分析了Yb3+/Al3+/B3+共掺杂石英玻璃的网络结构。当B2O3低于2mol%时，Yb-O-B键替代部分Yb-O-Al/Si键，导致标量晶体场参数，Yb3+不对称度和Yb3+截面减小。进一步增加的B原子更倾向于与Si和Al连接，而不是Yb。因此，上述参数基本不变，但添加B2O3可以连续降低折射率和密度。
　　该研究可为制备低数值孔径的掺Yb3+的石英光纤提供参考。相关研究得到了国家自然科学基金、上海自然科学基金和上海国际合作基金的支持。 
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