[發明專利]含氧化鑭的摻鈷鎂鋁硅基納米微晶玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 201010530671.0
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102030476A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 陳力;于春雷;陳偉;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: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02
• 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

本發明屬于無機非金屬類光電信息與功能材料領域，涉及一種可作為1.2～1.6μm波段激光器被動Q開關的含氧化鑭的摻鈷鎂鋁硅基納米微晶玻璃及其制備方法。

背景技術

調Q輸出是一種具有重要作用的激光技術。與機械、電光和聲光調Q等主動方式相比，被動調Q不需要外部電控制等其它附件，更容易被集成到激光器系統中，因而可以使全固態激光器件結構更緊湊、更簡單、成本更低。適合1.35μm和1.54μm波段的被動Q開關主要有摻Co²⁺單晶材料，如Co²⁺：YAG、YSGG、ZnSe、ZnS、LaMgAl₁₁O₁₉(LMA)和MgAl₂O₄(MALO)等。其中，摻Co²⁺尖晶石是目前調Q性能較優異的材料。(參見先技術：YUMASHEV?K?V，DENISOY?I?A，POSNOV?N?N，et?a?l.Excited?state?absorption?and?passive?Q-switch?performance?of?Co2+doped?oxide?crystals[J].J?Alloy?Compd?2002，341：366-370.)

近年來，摻Co²⁺納米微晶玻璃開始應用于1.35μm摻Nd³⁺激光器和1.54μm摻Er³⁺激光器的被動調Q，這類納米微晶玻璃中含有析出的尖晶石結構(如：LGO，MALO和ZnAl₂O₄)納米晶，進入納米晶內的Co²⁺就是實現調Q輸出的可飽和吸收中心。與摻Co²⁺晶體相比，摻Co²⁺納米微晶玻璃具有更大的基態吸收截面，更容易實現被動調Q輸出。從已獲得的輸出來看，比摻Co²⁺晶體更為優異，如脈寬達到70ns、調Q效率可達18％。(參見先技術：VOLK?Y?V，MALYAREVICH?A?M，YUMASHEV?K?V，et?al.Passive?Q-switching?of?erbium?glass?laser?by?magnesium?aluminosilicate?sitall?with?cobalt?ions[J].J?Appl?Spectrosc，2007，74(1)：140-146.)

摻Co²⁺納米微晶玻璃可以通過對硅酸鹽玻璃進行熱處理獲得，基質玻璃的組分以SiO₂和Al₂O₃為主，熔制溫度高，導致制備工藝過程有一定困難，也較難獲得很好的光學均勻性。這將增加摻Co²⁺納米微晶玻璃的光學損耗，直接影響到摻鉺激光器的輸出性能。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種含氧化鑭的摻鈷鎂鋁硅基納米微晶玻璃及其制備方法，以降低玻璃的轉變溫度和粘度，有利于成型光學均勻性較好的基質玻璃，為1.2-1.6μm波段，尤其是1.35μm摻Nd³⁺激光器和1.54μm摻Er³⁺激光器被動Q開關提供優質玻璃材料。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一種含氧化鑭的摻鈷鎂鋁硅基納米微晶玻璃，特點在于該基體玻璃的摩爾百分比組成為：

SiO₂：45～5mol％，Al₂O₃：18～25mol％，MgO：18～25mol％，TiO₂：4～8mol％，ZrO₂：1.5～3.5mol％，La₂O₃：0.1～1.2mol％，CoO：0.1～1mol％。

一種含氧化鑭的摻鈷鎂鋁硅基納米微晶玻璃的制備方法，特點是該方法包括下列步驟：

①按基質玻璃組成的摩爾百分比計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料，混合均勻，形成混合料；

②將所述的混合料放入坩堝中，置于1550～1580℃的硅鉬棒電爐中進行熔化，熔化時間為2～8小時；

③退火：玻璃澆出后放入已升溫至玻璃轉變溫度的馬弗爐中，保溫3小時后，以5～10℃/小時的降溫速率降至200℃，再隨爐冷卻至室溫；

④將退火后的基質玻璃升溫至750～820℃，保溫8～16小時，然后繼續升溫至900～950℃，保溫2～8小時，獲得納米微晶玻璃。