[發(fā)明專利]一種具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃、及其制備方法和應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210541968.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN103043907A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇良碧;蔣先濤;唐慧麗;范曉;徐軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C03C4/12
• 分類號(hào): C03C4/12;C03C3/253;H01S3/17
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 劉懿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻璃，尤其涉及一種具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃、及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

寬帶中紅外發(fā)光應(yīng)用范圍廣泛，它可以應(yīng)用于激光領(lǐng)域，如激光遙感、激光雷達(dá)、可調(diào)協(xié)激光或超快激光等；寬帶中紅外發(fā)光也可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡檢查、泌尿系統(tǒng)治療或牙科和眼科治療等；寬帶中紅外發(fā)光在軍事領(lǐng)域也有諸多應(yīng)用，如紅外探測(cè)、跟蹤、目標(biāo)捕獲或制導(dǎo)等。由于寬帶中紅外發(fā)光應(yīng)用范圍廣泛，因而備受國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。除了半導(dǎo)體二極管和量子級(jí)聯(lián)激光器（低溫下工作）之外，還包括稀土元素和過(guò)渡元素?fù)诫s材料，如Tm³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Dy³⁺、Cr²⁺、Co²⁺等。

2009年，Hughes首先在5K條件下得到了摻Bi硫系玻璃在2000nm和2600nm的熒光效應(yīng)。2012年，我國(guó)研究人員Renping?Cao在含有Bi₅(AlCl₄)₃的材料中觀察到了1000-4000nm的弱的熒光效應(yīng)，并且認(rèn)為發(fā)光中心是Bi₅³⁺。隨后，Alexey在AlCl₃/ZnCl₂/BiCl₃玻璃體系中，在77K條件下，也觀察到了1300~2500nm的寬帶熒光效應(yīng)。這些都為摻Bi材料在中紅外的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持，但是也存在一些不足，例如以上現(xiàn)象大多是在低溫下觀察到的，含有Bi₅(AlCl₄)₃的材料雖然是在室溫條件下就具有中紅外的發(fā)光，但是由于其材料的制備溫度很低（小于350℃），穩(wěn)定性和加工性能比較差，因而以上材料的實(shí)用性還比較欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明提供的具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃穩(wěn)定性好，具有高效發(fā)光效率，與其它光學(xué)系統(tǒng)具有很好的兼容性，激發(fā)條件簡(jiǎn)單，適用于激光二極管泵浦。

本發(fā)明提供了一種具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃，所述玻璃基材由Bi₂O₃和GeO₂二元體系組成，其中，Bi₂O₃的摩爾比為1%~40%。

其中，所述Bi₂O₃和GeO₂允許帶有雜質(zhì)，純度優(yōu)選為高于99.9%。

優(yōu)選地，所述Bi₂O₃的摩爾比為5%~30%。

本發(fā)明提供了一種制備上述具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃的方法，包括以下步驟：

步驟1，將Bi₂O₃和GeO₂充分混合，壓制成塊，其中Bi₂O₃的摩爾比為1%~40%；

步驟2，采用熔融淬冷方法制備玻璃。

優(yōu)選地，所述制備上述具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃的方法還包括步驟3，將步驟2制備的玻璃進(jìn)行退火處理。

優(yōu)選地，所述退火處理的工藝條件為：退火溫度為150~700℃，退火時(shí)間為5~20h。

其中，所述退火處理在空氣或惰性氣體中進(jìn)行，所述惰性氣體可以為氬氣或氮?dú)獾取?????優(yōu)選地，所述熔融淬冷方法的工藝條件為：升溫速率為80~200℃/h，化料溫度為1000~1200℃，保溫時(shí)間為20~40分鐘。

優(yōu)選地，所述制備上述具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃的方法還包括切割拋光處理的后處理步驟。

優(yōu)選地，所述步驟2中熔融淬冷方法的化料容器為坩堝，所述坩堝材料為鉑金或金屬鉬等。

優(yōu)選地，所述步驟2中熔融淬冷方法采用模板澆鑄，模板材料為鉑金、金屬鉬、金屬銅或金屬鐵等。

本發(fā)明還提供了一種具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃在激光二極管泵浦中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的具有中紅外發(fā)光性質(zhì)的玻璃含有Bi離子，能產(chǎn)生超寬帶的中紅外發(fā)光波段，物化性能穩(wěn)定，材料加工方便，也可根據(jù)需要拉制成光纖，能夠與其它光學(xué)系統(tǒng)具有很好的兼容性，激發(fā)條件簡(jiǎn)單，光致發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)，適用于激光二極管泵浦，能夠很好的利用現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成熟的二級(jí)管激光作為泵浦源，從而得到緊湊型、高效率、低成本商用激光器。

附圖說(shuō)明