專利名稱：鉺離子摻雜中紅外發(fā)光氟碲酸鹽玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光玻璃，特別是一種鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃。
背景技術(shù)：
近年來，對于鉺離子摻雜的3 μ m輸出的固體激光器因其波長與水的吸收峰十分接近，引起了人們的關(guān)注。鉺摻雜的3μπι輸出的固體激光器在遙感、測距、環(huán)境檢測、生物工程和醫(yī)療以及用于新的中紅外波段激光的抽運(yùn)源方面都具有十分重要的應(yīng)用價值。3μπι 激光輸出首先是通過鉺離子摻雜晶體獲得的。1967年在LiYF4晶體中首次報道了 3 μ m的脈沖和連續(xù)激光輸出。1980年Bagdasarov報道了在Er摻雜的釔鋁石榴石(YAG)晶體中獲得3 μ m波段的IOOmJ激光輸出。目前國內(nèi)外對通過稀土摻雜晶體獲得3 μ m輸出的研究很多，但是晶體因大尺寸難以制備、稀土摻雜濃度小等缺點(diǎn)而限制了它的應(yīng)用。而稀土摻雜的玻璃光纖能很好地避免晶體的這些缺點(diǎn)。1988年，Pollack首次報道了 Er摻雜的ZBLAN 氟化物光纖，由于Er3+:4I11/2 — 4I1372躍遷，獲得中心波長在2. 78 μ m,輸出能量為75J的激光輸出。2008年，Zhu等在ZBLAN氟化物光纖中獲得瓦級激光輸出，之后相繼獲得近10瓦的激光輸出。此后，2009年Tokita等在ZBLAN中在液冷條件下獲得24瓦激光輸出。但是由于ZBLAN玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，限制了它在3 μ m輸出上的功率提高及應(yīng)用。
氟化物玻璃中摻入重金屬氧化物，如Te02，Zr02，Ge02、Ga203或Bi2O3，在不明顯影響聲子能量的同時提高熱學(xué)及穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性。這為高質(zhì)量、環(huán)境適應(yīng)性好的光纖的拉制提供了保障。并且少量重金屬氧化物的引入，有利于鉺離子的發(fā)光，更有利于高功率激光的獲得。但是，目前國內(nèi)外并未有關(guān)于氟化物中重金屬氧化物引入對實(shí)現(xiàn)中紅外2.7μπι發(fā)光增強(qiáng)方面的報道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃， 該玻璃具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，較好的紅外透過性能，在980nm波長的激光二極管泵浦下能獲得很強(qiáng)的中紅外2.7μπι熒光。
本發(fā)明具體的技術(shù)解決方案如下
一種鉺離子 摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃，其特點(diǎn)在于該玻璃的摩爾百分比組成為
組成mol%
ZrF443 53,
CaF218 22,
YF33 5,
AlF32 4，
NaF17 22，
ZrO2O 5，
TeO2O 5,
GeO2O 5,
Ga2O3O 5,
Bi2O3O 5，
ErF32 8。
上述鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃的制備方法，包括下列步驟
①選定所述的玻璃組成及其摩爾百分比，計算出相應(yīng)的各玻璃組成的重量，準(zhǔn)確稱取各原料，混合均勻形成混合料；
②將混合料放入鉬金坩堝中于800 850°C的硅碳棒電爐中熔化，熔化過程中通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛，完全熔化后澄清10 15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；
③將玻璃迅速移入到已升溫至玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下10°C的馬弗爐中，保溫3 4小時，再以10°C /小時的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下
本發(fā)明通過在鉺離子摻雜氟化物玻璃中引入重金屬氧化物Zr02、TeO2, GeO2, Ga2O3 或Bi2O3，特別是Zr02、TeO2, GeO2，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性同時提高，在中紅外2. 7 μ m附近紅外透過率保持較高水平，在980nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得明顯增強(qiáng)的中紅外 2. 7 μ m熒光發(fā)射，適用于中紅外2. 7 μ m激光玻璃與光纖材料的制備及應(yīng)用。


圖1為實(shí)施例1#所獲得的鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃在980nm波長的激光二極管泵浦下的熒光光譜。
圖2為實(shí)施例1#和2#所獲得的鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃差熱曲線對比圖。
圖3為實(shí)施例1#和2#所獲得的鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃的XRD曲線對比圖。
圖4為實(shí)施例1#和2#所獲得的鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃在中紅外 2. 7 μ m波段附近的紅外透過對比圖。
圖5為實(shí)施例1#到5#所獲得的鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃在980nm 波長的激光二極管泵浦下的熒光光譜對比圖。
圖6為實(shí)施例1#到5#所獲得的化學(xué)穩(wěn)定性隨TeO2含量變化曲線。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明鉺離子摻雜中`紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃的11個具體實(shí)施例的玻璃成分如表I所示
表1:具體11個實(shí)施例的玻璃配方
權(quán)利要求
1.一種鉺離子摻雜中紅外發(fā)光氟碲酸鹽激光玻璃，其特征在于該玻璃摩爾百分比組成為組成mol1^ ZrF443 53， CaF218 22，YF33 5， AlF32 4， NaF17 22， ZrO2O 5， TeO2O 5， GeO2O 5， Ga2O3O 5， Bi2O3O 5， ErF32 8。
全文摘要
一種鉺離子摻雜中紅外發(fā)光的氟碲酸鹽玻璃，該玻璃的摩爾百分比組成范圍為ZrF4:43～53%，CaF2:18～22%，YF3:3～5%，AlF3:2～4%，NaF:18～22%，TeO2:0～5%,GeO20～5%，Bi2O30～5%，ErF3:2～8%。采用加蓋的鉑金坩堝和硅碳棒電爐熔融方法制備。本發(fā)明重金屬氧化物引入后氟化物玻璃仍透明無析晶，在中紅外2.7μm附近紅外透過率高(>85%)，熱穩(wěn)定性提高，且化學(xué)穩(wěn)定性提高，在980nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得明顯增強(qiáng)的中紅外2.7μm熒光，適用于中紅外2.7μm波段發(fā)光的摻鉺離子的特種玻璃及光纖材料的制備及應(yīng)用。
文檔編號C03C3/23GK103030275SQ20131001752
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者郭艷艷, 張軍杰, 黃飛飛, 馬瑤瑤, 張麗艷, 胡麗麗 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所