專利名稱：紅外激光探測卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外激光檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種檢測紅外激光器波長的探測卡。
紅外激光探測裝置有幾種類型，如半導(dǎo)體光伏型紅外探測器，由紅外探測材料制成的紅外探測器件等。用于紅外激光識別的半導(dǎo)體探測器是把光信號變?yōu)殡娦盘枺?jīng)過放大等過程，這種探測器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也高。一種顯示紅外光斑的簡單方法，是利用紅外傳感卡。美國Newport公司生產(chǎn)的紅外傳感卡，靈敏度較高，但不能顯示出光斑尺寸，激光的模式等，且存在易飽和現(xiàn)象，在強激光照射下有變黑飽和現(xiàn)象。另一些用在紅外顯示領(lǐng)域的探測卡，是簡單的將一些上轉(zhuǎn)換粉末材料涂抹在一塊面板上，靈敏度低，使用不方便。
本發(fā)明的目的是提供一種用于探測半導(dǎo)體激光器(LD)的紅外探測卡。本發(fā)明不僅顯示激光器光斑的大小，而且能顯現(xiàn)激光器激光的模式。
本發(fā)明外形設(shè)計成一種長方形結(jié)構(gòu)，在基板上開出所需形狀的孔。將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃粉末，平鋪放入長方形結(jié)構(gòu)中的孔內(nèi)，再經(jīng)塑封機熱塑成型。
本發(fā)明的基板可以是塑料，也可是硬紙片，或者為其它類似的材質(zhì)。塑封材料為無機玻璃等透光材料。開孔的形狀可以是長方形、正方形、圓形或其它所需形狀。摻稀土氟鋯酸鹽玻璃是一種高效上轉(zhuǎn)換激光材料，化學(xué)式為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，簡寫為ZBLAN，所摻稀土為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb。用來將紅外激光轉(zhuǎn)換成綠色可見光的摻雜稀土為Er和鐿Yb，將紅外激光轉(zhuǎn)換成藍(lán)色可見光的摻雜稀土為Tm和Yb。
氟鋯酸鹽的組分含量為ZrF4，50-60％；BaF2，20-30％；LaF3，0-10％；AlF3，0-5％；NaF，0-20％。其中各組分百分含量為摩爾百分比?？梢员硎緸?50-60％)ZrF4-(20-30％)BaF2-(0-10％)LaF3-(0-5％)-AlF3-(0-20％)NaF。稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1-3mol％，Yb濃度為1-2mol％，若是采用摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
本發(fā)明可分兩種樣式。一種專門用來探測波長在780-810nm、965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，探測卡上顯示光斑為綠色，上轉(zhuǎn)換激光材料氟鋯酸鹽玻璃摻稀土為元素Er和Yb，基板上開有一個孔，放入一種上轉(zhuǎn)換激光材料。另一種為在基板上開有兩個孔，分別放入不同的上轉(zhuǎn)換材料。其中一個孔內(nèi)放入摻稀土元素Er和Yb的氟鋯酸鹽玻璃粉末，主要為了識別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長紅外激光，顯示光斑為綠色，另一個孔內(nèi)放入摻稀土元素Tm和Yb的氟鋯酸鹽玻璃，主要是為了識別波長為980nm附近的紅外激光。只有波長為980nm附近的紅外激光照射時才出現(xiàn)光斑，顯示出藍(lán)色光斑。
本發(fā)明的發(fā)光原理是上轉(zhuǎn)換發(fā)光，也就是通過吸收兩個以上的紅外光子而發(fā)射出一個可見光光子(綠色或藍(lán)色)，從而由探測卡顯現(xiàn)出現(xiàn)。
本發(fā)明的目的關(guān)鍵之一是制備出高效摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料。
結(jié)合具體實例說明摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝。
ZBLAN配比為53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF，稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1.5mol％，Yb為1mol％若是采用雙摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為0.3mol％和1mol％。準(zhǔn)確稱取各組分混合均勻后，放入鉑坩堝或石墨坩堝中，上下各鋪一層NH4HF4(大約為組分總量的1/4-1/3)，放入爐中。燒制過程如下205-210℃(60min)-900℃(90min)升溫過程均為快速升溫(50℃/min)。
900℃取出后倒入已預(yù)熱到260℃的銅模具中，再放回預(yù)熱銅模具的電爐中自然冷至室溫(至少12小時)。取出后即為氟鋯酸鹽玻璃，然后再將其研磨成粉末備用。
本發(fā)明外形設(shè)計成一種長方形結(jié)構(gòu)，如

圖1和圖2所示。
圖1中，1為顯示綠色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，3為邊框，4為面板。
圖2中，1為顯示綠色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，2為顯示藍(lán)色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，3為邊框，4為面板。
本發(fā)明的制作過程，是將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃研成粉末，平鋪放入用塑料或硬紙作成的基板的孔內(nèi)，用無機玻璃經(jīng)塑封機熱塑成型。
本發(fā)明采用的熱塑材料是無機玻璃材料，所以抗損傷、抗老化能力明顯增強，而且透光度好，無方向性限制，可正反兩面同時觀察。同時因卡的厚度不足1mm，所以可在幾毫米寬的狹縫中使用。而且它又可判別出兩種不同波長的紅外激光，以及能顯示出光斑的尺寸，激光模式，不需儀器即可直接鑒別激光的質(zhì)量等。再有紅外激光在卡上體現(xiàn)為綠色光斑，對人的眼睛來說，即敏感又安全，而且紅外激光越強，光斑越亮，不存在飽和與老化現(xiàn)象。所以這種紅外探測卡更便于使用。
權(quán)利要求
1.一種紅外探測卡，其特征是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，平鋪放入基板上的孔內(nèi)，用透明材料經(jīng)塑封機熱塑成型，氟鋯酸鹽玻璃組成表示為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF；所摻稀土元素為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb；所摻稀土元素鉺Er和鐿Yb的量摩爾百分比濃度為1-3mol％和1-2mol％，所摻稀土銩Tm和鐿Yb的摩爾百分比為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外探測卡，其特征是基板所開的孔為長方形孔、方孔、圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測卡，其特征是基板上開有一個孔；所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于波長在780-810nm，965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，顯示光斑為綠色。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測卡，其特征是基板上開有兩個孔；一個孔內(nèi)所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于識別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長紅外激光，顯示光斑為綠色；另一孔內(nèi)所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素銩Tm和鐿Yb，適用于識別980nm附近的紅外激光，顯示光斑為藍(lán)色。
全文摘要
本發(fā)明屬于紅外激光檢測技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種檢測紅外激光器波長的檢測卡。本發(fā)明是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料平鋪放入基板上的孔內(nèi),用透明材料經(jīng)塑封機熱塑成型。氟鋯酸鹽玻璃表示為(50—60%)ZrF
文檔編號G01J9/00GK1277351SQ9910814
公開日2000年12月20日 申請日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月10日
發(fā)明者曹望和, 段安峰, 牛春暉, 孔祥貴 申請人:中國科學(xué)院長春物理研究所