[發明專利]2μm波段發光的氧鹵碲酸鹽玻璃

無效

• 申請號: 200810033502.9
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101224947A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 汪國年;胡麗麗;高國軍;范慧艷;張軍杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C3/253
• 分類號: C03C3/253;C03C3/23;C03C4/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及玻璃，特別是一種2μm波段發光的氧鹵碲酸鹽玻璃。該氧鹵碲酸鹽玻璃特點是物化穩定性好，聲子能量較低，適合于制作2μm中紅外波段發光的光學鏡頭或光纖基質材料。

背景技術

2μm激光在激光測距、測風雷達、激光醫療及中紅外抽運源等方面都具有重要的應用價值。目前獲得2μm激光輸出的材料主要是鈥摻雜的晶體，如：YLF、YAG等，最高功率可達上百瓦。但由于中紅外區域的非線性紅外晶體普遍存在激光損傷閾值太小，非本征缺陷易引起光吸收和光散射，導致近、中紅外區透過率低的缺點；而且高質量、大尺寸的單晶不易制備；同時在一些應用場合如人體內部激光切割等不方便使用，因而限制了它們的應用。

稀土摻雜的玻璃光纖是獲得2μm激光輸出的有效途徑之一。具有較高量子效率的2μm發射主要有Ho³⁺：⁵I₇→⁵I₈(～2.052μm)、Tm³⁺：³F₄→³H₆(1.8～2.1μm)。由于石英光纖的工藝成熟且損耗低，最初主要采用了石英作為基質材料。但石英的聲子能量相對較高(1100cm^-1)，稀土離子在其中的多聲子馳豫幾率很高，導致中紅外波段躍遷對應的上下能級輻射躍遷幾率非常小，因而斜效率相對較低；同時，石英基質較低的稀土離子摻雜濃度也是其很難在2μm波段獲得高功率輸出的一個重要原因。于是，研究者們把目標轉向了聲子能量較低的氟化物玻璃系統。2003年，法國雷恩大學采用鈦寶石激光器激發Tm³⁺摻雜的ZBLAN氟化物玻璃，獲得了1.8μm的激光輸出(參見：J.L.Doualan?et.al.OpticalMaterials?24(2003)563-574)。實際上，由于氟化物玻璃系統本身一直無法克服的較差的化學穩定性和機械強度以及苛刻的制備條件，既要保證氟化物玻璃光學性能，又要提高其熱學、機械性能以及化學穩定性是具有相當大的難度的。

因此，如何在保證物化性質良好的情況下獲得高的發光效率的基質材料是當前2μm波段發光的研究難點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種2μm波段發光的氧鹵碲酸鹽玻璃，該玻璃在2μm波段要具有較高的發光效率，同時物化性質好，容易制備。

本發明的創新性技術思想是：以聲子能量較低、稀土離子溶解度大的TeO₂基玻璃為主要組成，同時摻入易于成玻璃的PbF₂和ZnF₂，進一步降低體系的聲子能量，同時添加適量的其它氧化物組分，通過組分的調整和優化，以提高玻璃的物化穩定性，同時也使玻璃處于較低的聲子能量范圍；稀土主要為Tm³⁺和Ho³⁺，同時添加適量的Yb³⁺、Er³⁺離子加以敏化，通過稀土離子種類和濃度比的調整，達到較高的2μm發光效率。

本發明的技術方案如下：

一種2μm波段發光的氧鹵碲酸鹽玻璃，特點是該玻璃的成分及摩爾百分比如下：

組分????????????????????mol％

TeO₂???????????????????????40～85

PbO????????????????????????0～15

PbF₂+ZnF₂??????????????????5～30

ZnO????????????????????????0～15

GeO₂???????????????????????0～10

Nb₂O₅??????????????????????0～10

WO₃????????????????????????0～10

Li₂O+Na₂O+K₂O??????????????3～10