[發明專利]中紅外2.7μm鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201410336498.9
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104098270A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張威;張麗艷;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: C03C3/12
• 分類號: C03C3/12
• 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

本發明涉及激光玻璃，特別是一種中紅外2.7μm激光玻璃及其制備方法。

技術背景

近年來，稀土摻雜的無機非金屬材料在遙感、測距、環境檢測、生物工程和醫療等方面具有十分重要的應用價值。對于鉺摻雜的中紅外2.7μm輸出的固體激光器因其波長與水的吸收峰十分接近，也能通過商業激光二極管泵浦，引起了人們的關注。

目前國內外對通過稀土離子摻雜晶體獲得2.7μm的研究很多，但是晶體摻雜濃度下，大尺寸制備困難，價格昂貴而限制了它的應用。而稀土摻雜的玻璃光纖能很好的避免晶體的這些缺點。

為了獲得適合的玻璃基質，人們展開了大量的研究，如氟化物、硫化物、氟磷酸鹽、碲酸鹽、鍺酸鹽玻璃等。到目前為止，僅在重金屬氟化物(ZBLAN)玻璃光纖中獲得了2.7μm的激光輸出。但是由于ZBLAN玻璃的合成工藝復雜、價格昂貴、熱穩定性和化學穩定性差等缺點，限制了它在2.7μm輸出上的功率提高及應用。而其他氧化物玻璃具有較高的聲子能量，導致多聲子弛豫引起的非輻射躍遷增大，造成很高的量子損耗，進而無法實現2.7μm激光輸出。因此，需要尋找一種更適合于中紅外輸出的、同時具有低聲子能和高抗熱沖擊性能的氧化物玻璃基質。

鋁鎵酸鹽氧化物玻璃，具有較低的聲子能量，同時稀土離子溶解度高，折射率高，轉變溫度高，較好的紅外透過性能，熱穩定性和化學穩定性好。這些性質為鋁鎵酸鹽玻璃作為鉺離子中紅外2.7μm發光的實現提供了保障。但由于鋁鎵酸鹽的成玻璃范圍較窄，穩定的組分研究較為困難，因此國際上對這種玻璃的報道較少，而目前國內外對實現中紅外2.7μm發光鋁鎵酸鹽玻璃的研究還未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種中紅外2.7μm發光鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃及其制備方法，該玻璃具有優良的熱穩定性以及化學穩定性，較高的紅外透過性能，低聲子能量，在980nm波長的激光二極管泵浦下能獲得很強的中紅外2.7μm熒光發射。

本發明的技術解決方案如下：

一種中紅外2.7μm發光鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃，該玻璃各組成及其配比(mol％)如下:

上述中紅外2.7μm發光鉺離子摻雜鋁鎵酸鹽玻璃的制備方法，包括下列步驟：

(1)選定組分和摩爾百分比，計算出相應的各玻璃組成的重量，準確稱取各原料，其中Al₂O₃，Ga₂O₃和Er₂O₃分別以氧化鋁、氧化鎵和氧化鉺引入，Na₂O、CaO分別以碳酸鈉、碳酸鈣引入，其中氧化鋁、氧化鎵、碳酸鈉和碳酸鈣純度大于99.9％，氧化鉺純度大于99.995％；

(2)稱量好的原料在瑪瑙研缽中仔細研磨，混合均勻；

(3)混合好的配合料移至鉑金坩堝，在1380-1450℃的硅碳棒電爐中熔化10-30分鐘，然后在熔制的過程中通入氧氣提供氧化氣氛，熔化時間為0.5-2小時，再澄清10-30分鐘，得到均勻澄清的玻璃液；

(4)熔融的玻璃液澆注在預熱到500-600℃的不銹鋼鋼板模具上成型，待玻璃定型后迅速將其移入至溫度為600-660℃的馬弗爐內進行退火，保溫3-6小時，然后斷開電源，使玻璃隨爐冷卻自然降溫到室溫；

本發明的技術效果如下：

本發明中紅外2.7μm發光鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃在2.7μm附近紅外透過率高，物理化學性質優良，析晶穩定性參數ΔT≥160℃。在980nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得很強的中紅外2.7μm熒光，適合作為2.7μm發光的摻鉺激光玻璃光纖材料和用作光纖放大器的基質玻璃和其他紅外用途的光學材料。

附圖說明

圖1為中紅外2.7μm鋁鎵酸鹽玻璃實施例1的熱分析圖。

圖2為中紅外2.7μm鋁鎵酸鹽玻璃實施例1的紅外透過譜。

圖3為中紅外2.7μm鋁鎵酸鹽玻璃實施例1的拉曼光譜。

圖4為中紅外2.7μm鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃實施例2所獲得的在980nm波長的激光二極管泵浦下的熒光發射光譜。

具體實施方式

下面結合具體的實施例進一步闡述本發明。

表1:具體7個實施例的玻璃配方

實施例1

組成如表1中1實施例所示，具體制備過程如下：