[發明專利]紅光激光玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 201210083085.5
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN103359940A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 林傲祥;湛歡;何建麗;周志廣
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C4/12
• 分類號: C03C4/12;C03C3/23;C03C3/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發明屬光學領域，涉及稀土離子摻雜的玻璃及其制備方法，尤其涉及能用于制作紅光光纖的碲酸鹽玻璃及其制備方法。

背景技術

可見光激光可以廣泛應用在醫療，3D立體顯示，高密度光存儲，通訊等各個領域，是激光研究領域的一個熱點領域。目前，稀土離子發光研究熱點之一是將兩種、三種稀土離子共摻雜，借助稀土離子之間某些能級能量相近，采用單波長LD進行激發。在不同的基質材料中，摻雜不同的稀土離子，能實現稀土離子的紅、綠、藍三基色上轉換發光。RGB激光光源是可見光激光器中最流行，也是最實用的三種波段激光。在醫學上綠、藍激光光源只能診斷癌細胞的位置，然而紅光激光光源能將癌細胞和組織直接切除。

碲酸鹽玻璃具有以下的優點：(1)寬的透過窗口，從可見到中紅外(0.35～6μm)，而硅酸鹽的透過率僅為(0.2～3μm)這使得它可以被應用在傳統上認為是氟化物硫化物玻璃天下的紅外領域。(2)低的聲子能量(≤800cm-1，在氧化物中幾乎最低)帶來了利于發光的條件，使得玻璃稱為多種激光器的候選者。(3)高的折射率(n典型值在1.8～2.3)和非線性系數(n₂典型值為2.5×10^-19m²/w)，而在氟化物(n典型值為1.5，n₂典型值為10^-21)和硅酸鹽玻璃(n典型值為1.46，n₂典型值為10^-20)則較小。(4)高的離子摻雜濃度(≥5000ppmw)，比石英光纖高2個數量級。(5)大的受激發射截面和增益帶寬(可達80nm)。另外需要特別提到的是，因為它有著很好的氧化物玻璃所共有的較好的玻璃穩定性和抗腐蝕性，可以較好的被加工成各種形狀，承受較復雜的環境考驗。其中碲酸鹽玻璃低的聲子能量和高的折射率使得它在非線性和激光材料的研究中具有很大的優勢。

紅光光纖激光器在醫療、彩色顯示等方面的巨大的應用前景使得研究稀土摻雜碲酸鹽玻璃的物理、化學性質和光譜特性，以獲得新型多功能和高性能發光材料具有非常大的實際意義，所以制作產生強烈紅光的稀土摻雜碲酸鹽玻璃成為一項重要的科研題目。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種能夠產生強的紅光熒光、并且有望被大量用于醫學，生物工業和經濟建設中的稀土離子摻雜的紅光激光玻璃及其制備方法。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種紅光激光玻璃，其特殊之處在于：所述紅光激光玻璃是由55～85mol％的TeO₂、5～20mol％的ZnO或BaO、5～25mol％的鈉離子化合物或鉀離子化合物、1～8wt％的鐿離子化合物、0.1～2.0wt％的銩離子化合物以及0.2～2.4wt％的鈥離子化合物制備而成。

上述紅光激光玻璃是由60～84mol％的TeO₂、6～18.5mol％的ZnO或BaO、6～22.5mol％的鈉離子化合物或鉀離子化合物、2～7.6wt％的鐿離子化合物、0.12～1.6wt％的銩離子化合物以及0.3～2.0wt％的鈥離子化合物制備而成。

上述紅光激光玻璃是由65～83mol％的TeO₂、7～16mol％的ZnO或BaO、8～20mol％的鈉離子化合物或鉀離子化合物、2.4～7.2wt％的鐿離子化合物、0.16～1.4wt％的銩離子化合物以及0.4～1.6wt％的鈥離子化合物制備而成。

上述紅光激光玻璃是由68～82mol％的TeO₂、8～15mol％的ZnO或BaO、9～15mol％的鈉離子化合物或鉀離子化合物、3～7wt％的鐿離子化合物、0.2～1.2wt％的銩離子化合物以及0.5～1.4wt％的鈥離子化合物制備而成。

上述鐿離子化合物是氧化鐿或氟化鐿等其他引入鐿離子的化學物質；所述銩離子化合物是氧化銩或氟化銩等其他引入銩離子的化學物質；所述鈥離子化合物是氧化鈥或氟化鈥等其他引入鈥離子的化學物質；所述鈉離子化合物是氧化鈉、碳酸鈉或硝酸鈉；所述鉀離子化合物是氧化鉀、碳酸鉀或硝酸鉀等其他引入鉀離子的化學物質。

一種紅光激光玻璃的制備方法，其特殊之處在于：所述紅光激光玻璃的制備方法包括以下步驟：

1)按照權利要求1-5任一權利要求所述的原料配比關系將原料進行混合；所述原料包括TeO₂、ZnO或BaO、鈉離子化合物或鉀離子化合物、鐿離子化合物、銩離子化合物以及鈥離子化合物；