[發明專利]摻鈷鋅鋁硅基透明玻璃陶瓷可飽和吸收體及其制備方法

無效

• 申請號: 200910201426.2
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101723592A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 于春雷;何冬兵;陳力;王孟;胡麗麗
• 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: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光功能玻璃陶瓷材料，特別是一種實現1.53μm波段超短激光脈沖被動調Q的摻鈷鋅鋁硅基透明玻璃陶瓷可飽和吸收體及其制備方法。

背景技術

隨著激光技術的發展，為提高激光器的某些性能，如壓縮激光脈沖寬度和增大脈沖輸出功率，出現了調Q技術。常見的調Q技術有主動式調Q和被動式調Q兩種。主動式調Q激光器，是用電光調Q或機械轉鏡調Q等，這類調制技術都要求外加脈沖高壓電源或高頻驅動信號源，激光系統復雜、龐大，價格昂貴。相對于這些主動調Q技術而言，用腔內可飽和吸收體的被動調Q技術是一種簡單的技術，它具有結構簡單、價格便宜、運轉可靠等優點，在中小功率激光器中被廣泛采用。

對于不同波長的激光已經發展了許多可飽和吸收被動調Q開關材料。在1.53微米被動Q開關材料方面，南加州大學的激光研究中心首先研制報道了一些摻雜不同離子(如U²⁺、Co²⁺和Er³⁺等離子)的晶體材料作為被動Q開關，摻雜這類離子的晶體材料可適用于1.53微米波長的鉺玻璃激光器。眾所周知，制備高質量的晶體材料具有很高的難度和成本，使得此類Q開關材料具有很高的價格。近年來，隨著微晶玻璃制備技術的發展，Co²⁺摻雜微晶玻璃Q開關材料的研制獲得了廣泛的關注，其中尤以Co²⁺摻雜硅酸鹽玻璃析出鎂鋁尖晶石晶相(MgAl₂O₄)的透明玻璃陶瓷材料研究居多，研究機構主要是俄羅斯和白俄羅斯的有關研究院所(參見在先技術：AlexanderM.Malyarevich，Igor?A.Denisov，Konstantin?V.Yumashev，et?al，Cobalt?doped?transparentglass?ceramic?as?a?saturable?absorber?Q?switch?for?erbium：glass?lasers，Appl.Opt.，40(24)，4322(2001).)。該研究所組織開展的玻璃陶瓷是熔融法制備的玻璃中熱處理后析出鎂鋁尖晶石晶相(MgAl₂O₄)，進而研究其在近紅外波段的Q開關調制性能。

在國內，山東大學段秀蘭等(參見在先技術：X.L.Duan，D.R.Ruan，F.P.Yu，et?al，transparent?cobalt?doped?MgO-Ga₂O₃-SiO₂nano?glass?ceramic?composites，Appl.Phys.Lett.，89，183119(2006).)也開展了有關玻璃陶瓷材料的研制工作，其制備方法不是熔融法制備玻璃，而是用溶膠凝膠法制備玻璃基體，然后進行熱處理進而獲得透明的玻璃陶瓷材料，制備的晶相也屬于尖晶石晶相。采用溶膠凝膠法制備基體材料最大的缺點是由于化學成分的揮發造成大量的氣孔存在，會大幅度增加光的損耗，而不利于激光的輸出。

鑒于1.53μm脈沖激光在激光測距等領域的重要性，進一步探索和發展Co²⁺摻雜新型玻璃陶瓷Q開關材料具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻鈷鋅鋁硅基透明玻璃陶瓷可飽和吸收體及其制備方法。該組分的玻璃基體材料具有優良的成玻璃性能，熱處理過程中的析晶過程可控性高，制備工藝簡單，成本低廉，獲得的透明玻璃陶瓷適用于1.53μm波段超短激光脈沖的被動調Q。

本發明具體的技術解決方案如下：

一種實現1.53μm波段超短激光脈沖被動調Q的摻鈷鋅鋁硅基透明玻璃陶瓷可飽和吸收體，其特點在于，該玻璃陶瓷的摩爾百分比組成為：

組成????????????????????mol％

SiO₂????????????????????50～55

Al₂O₃???????????????????10～13

ZnO?????????????????????22.5～24.9

K₂O?????????????????????10～15

In₂O₃???????????????????31～3

CoO?????????????????????0.1～0.5。