Щелочнониобиевосиликатные стекла: структура и фазовые превращения, инициирующие квадратичную оптическую нелинейность

• Автор: Усманова, Лилиана Зуфаровна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных обозначений и

сокращений
Введение

1. Обзор литературы

1.1. Структура и свойства щелочнониобиево

силикатных стекол

1.1.1. Система ЬлгОЫЬгСЬЗЮг

1.1.2. Система ЫаЫЬ58Ю2

1.1.3. Система К 58Ю2

1.2. Ниобиевокислородные полиэдры в кристаллах и стеклах. Ниобаты лития, натрия, калия и ниобосиликат калия с сегнето или анитнсегнетоэлектрическими свойствами
1.3. Квадратичная оптическая нелинейность в
стеклах и методы ее индуцирования
1.3.1. Об эффектах оптической нелинейности в стеклах
1.3.2. Методы индуцирования квадратичной оптической
нелинейности в стеклах
1.4. Выводы из обзора литературы
2. Методическая часть
2.1. Выбор составов, приготовление шихты и синтез
2.2. Методы исследования кристаллизационного
поведения стекол
2.2.1. Дифференциальнотермический анализ
2.2.2. Рентгенофазовый анализ
2.2.3. Определение температурных областей прозрачности,
опалесценции и кристаллизации стекол
2.3. Методы изучения субмикроскопического
строения стекол
2.3.1. Электронная микроскопия
2.3.2. Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и
нейтронов
2.4. Характеризация оптической нелинейности
второго порядка методом генерации второй гармоники ГВГ
2.5. Спектроскопические методы исследования
2.5.1. Инфракрасная спектроскопия
2.5.2. Спектроскопия комбинационного рассеяния света
2.5.3. Спектры пропускания в видимом диапазоне
излучения
3. Экспериментальная часть
3.1. Поверхностные и объемные нелинейные эффекты
в литиевоииобиевоенликатных I стеклах
3.1.1. Ориентированная поверхностная кристаллизация
i и прозрачные нелинейнооптические волноводные структуры на поверхности I стекол
3.1.2. Нелинейнооптические наноструктуры в объеме 1
стекол. Прямое экспериментальное подтверждение механизма возникновения квадратичной
нелинейности за счет аморфного
наноструктурирования
3.2. Получение прозрачных ситаллов в
натриевомнобиевосиликатных ННС стеклах и тестирование их квадратичной нелинейности
3.3. Кристаллизационное поведение и оптическая
нелинейность калиевониобисвосиликатных
КНС стекол
3.3.1. Фазовое разделение и кристаллизация КНС стекол
3.3.2. Квадратичная оптическая нелинейность, наведенная
в КНС стеклах. Механизмы инициирования, развития
и деградации эффекта ГВГ
3.3.3. Сравнительное исследование кристаллизации и
квадратичной нелинейности стекол систем КНС и К2ОТЮ2Р2О5. Влияние электрического поля на фазовое разделение стекол
3.4. Сопоставление 1II свойств I, ННС и КНС
стекол механизмов их возникновения. Перспективы применений в промышленности
4. Основные результаты и выводы работы
Список литературы


Вывод о инициировании КОН аморфными наноструктурами открывает новое направление в поиске НЛО материалов на основе стекла и создает предпосылки для создания анизотропных наиоструктурированных сред методами теплового полинга. Разработана методика получения на поверхности ЛИС стекол прозрачных текстур ЫЫЬОз толщиной до мкм с высокой эффективностью ГВГ, которые могут заменить монокристаллы ниобата лития в оптоэлектронных устройствах и приборах. Несмотря на обилие исследований щелочнониобиевосиликатных стекол, работ, посвященных изучению и разработкам НЛО материалов на их основе, известно немного. В табл. Таблица 1. Основные этапы разработок оптических материалов в МеЫБ системах. Na-Nb5-Si Создание прозрачной СЭ и ЭО стеклокерамики на основе ИаГ^ЬОз и ЫахС(. ЫЬОз. Материалы имели высокое рассеяние и низкую воспроизводимость свойств. Borelli и др. Na-K-Nb5-Si Формирование градиентных оптических сред. Градиент показателя преломления достигается за счет неравномерного выделения в стекле кристаллов ЫаКЬОз Жилин и др. Li-Nb5-Si, K-Li-Nb5-Si Получение эффекта ГВГ в закристаллизованном на поверхности стекла тонком прозрачном слое игПЮз Ding, Miura и Др. Na-K-Nb5-Si, K-Li-Nb5-Si Обнаружение значительного ЭО эффекта в прозрачной стеклокерамике. Наиболее высокий коэффициент Керра наблюдался в прозрачной стеклокерамике, содержащей ЭО микрокристаллы МаЫЬОз Жилин и др. K-Nbs-Si Разработка НЛО прозрачных материалов. Инициирование эффекта ГВГ в аморфных наноструктурированных стеклах, происхождение которого связано с пространственной модуляцией поляризуемости на наномасштабе Сигаев, Стефанович, Pemice, Aronne и др. K-Nb5-Si Открытие целого ряда НЦС неидентифицнруемых фаз и тестирование сигнала ГВГ в закристаллизованных стеклах, термообработанных в широком интервале температур Tanaka и др. Известно, что кристаллы ЫЫЬОз являются сегнетоэлектриками, обладающими высоким сигналом ГВГ [, ], а также элсктрооптическими и акустооптическими свойствами [, ]. С развитием технологии выращивания высококачественных кристаллов его начали использовать для получения активных волноводов, модуляторов и (^-переключателей, удвоителей частоты и оптических фильтров [, , ]. Однако выращивание кристаллов ЫЫЬ является трудоемким и дорогостоящим процессом. В связи с этим большой интерес представляют исследование и разработка НЛО стеклокерамик на основе ниобата лития. МЮз, как и другие сегнетоэлектрические материалы типа АВОз, обладает низкой стеклообразующей способностью, поэтому для образования стекла требуется добавка стеклообразователя [-]. Авторы работы [, ] изучили стеклообразование и кристаллизацию стекол в системе 1л-ЫЬ5-8Ю2. Согласно [], основными продуктами кристаллизации ЛНС стекол являются ниобат и силикат лития, причем 1л№>Оз выделяется во всех изученных составах стекол, а ЫЮз - только в стеклах, содержащих МЬ2Оз не более мол. Кроме того, авторами работы [] установлено, что склонность к кристаллизации стекол МеЫ8 систем зависит от радиуса щелочного катиона - ЛНС стекла отличаются более высокой кристаллизационной способностью, КНС стекла - низкой. Свойства и структура ЛНС стекол исследованы в работах [-]. В работе [] на основании ИК спектроскопических данных установлено, что в стеклах ЛНС системы при любых концентрациях оксида ниобия его ионы преимущественно имеют октаэдрическую координацию. Рис. Область стеклообразования в ЛНС системе (данные []). Дальнейшее развитие методов быстрого охлаждения позволило синтезировать ЛЫС стекла составов, не входящих в область стеклообразования, представленную на рис. В связи с этим в последние годы значительно увеличилось число работ, посвященных получению стеклокерамики на основе ниобата лития в ЛЫС системе [, , , -]. Авторы работы [] изучили стсклообразование и кристаллизацию стекла состава ЬІ2О-№2О5-8іО2 методами ДТА и РФА (рис. В процессе термообработки при 0 °С в течение 0. Кривая ДТЛ стекла состава 1л2ОМЬ2О5-8Ю2 (Тв - температура стеклования, Тс - температура кристаллизации). Рис. Рентгенограммы исходного (а) и термообработанного при 0 °С в течение 0. МЬ5-8Ю2.