[發(fā)明專利]摻釤、鐿的紅外吸收高鋁硅酸鹽微晶玻璃

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610393342.3
• 申請(qǐng)日: 2016-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN106082676B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何冬兵;李順光;孫時(shí)宇;胡麗麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): C03C10/04
• 分類號(hào): 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,張寧展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬類光電信息與功能材料領(lǐng)域，涉及一種適用于重頻高能量激光器系統(tǒng)的，且具有在900-1600nm光譜范圍吸收的，摻釤、鐿的高鋁硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)

重頻高能量激光器在激光武器、激光清洗、激光沖擊強(qiáng)化、鈦寶石泵浦源領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用需求。現(xiàn)有的用于重頻高能量激光器中的增益介質(zhì)主要有Nd³⁺:YAG晶體和摻釹激光玻璃。

目前，在高能量激光器裝置中，氙燈仍然是最廣泛使用于泵浦光源。分析氙燈的發(fā)射光譜和釹離子的吸收光譜可知，氙燈的主要輸出光譜范圍為400-1000nm，而釹離子的主要吸收峰為350nm，530nm，580nm，750nm，800nm和870nm左右，所以氙燈在875-1000nm的發(fā)射光譜將主要被激光器中的冷卻液(水或者其他液體)所吸收，間接降低了冷卻液對(duì)增益介質(zhì)的冷卻效率；另外，由于Nd³⁺:YAG晶體和摻釹激光玻璃的高受激發(fā)射截面，在大尺寸下，會(huì)形成寄生震蕩，進(jìn)而影響激光效率，所以，也需要在增益介質(zhì)側(cè)面使用在激光波長(zhǎng)具有吸收的材料來抑制寄生震蕩。

目前，在大尺寸片狀高功率釹玻璃激光裝置中，采用的摻銅的包邊玻璃進(jìn)行抑制其放大自發(fā)輻射(CN101976796B，抑制大尺寸片狀激光釹玻璃放大自發(fā)輻射的方法；CN102875014B，激光玻璃的鍵合包邊方法)，在該系統(tǒng)中，包邊玻璃不影響泵浦光路，所以其在550-1200nm范圍的吸收不影響激光效率，而在重頻高能量棒狀激光腔中，該玻璃會(huì)吸收氙燈在550-875nm的發(fā)射光譜，進(jìn)而大幅度降低激光效率；而在Nd³⁺:YAG晶體激光腔中，國(guó)外目前用的是肖特和美國(guó)kigre公司的摻釤隔離管，該玻璃采用的為常規(guī)鋰硅酸鹽玻璃，雖然經(jīng)過離子交換可提高抗熱沖擊能力，但制作工藝復(fù)雜，且強(qiáng)度提高有限，在高重頻、大能量泵浦下會(huì)產(chǎn)生濾光管的炸裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種摻釤、鐿的高鋁硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法，一方面實(shí)現(xiàn)在900-1600nm光譜范圍的吸收，另一方面通過微晶化大幅度提高玻璃的抗熱沖擊性能，最終獲得可滿足重頻高能量釹玻璃激光系統(tǒng)中使用的濾光微晶玻璃管或微晶玻璃片，實(shí)現(xiàn)大幅度降低釹玻璃在氙燈泵浦下的熱畸變和抑制寄生震蕩進(jìn)而提高激光效率的效果。

本發(fā)明的目的，是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種摻釤、鐿的高鋁硅酸鹽微晶玻璃，該玻璃的摩爾百分比組成為：

SiO₂：40～50mol％，Al₂O₃：25～35mol％，MgO：5～15mol％，ZnO：0～15mol％；Li₂O：0-5mol％，TiO₂：0～10mol％，ZrO₂：0.5～2mol％，CeO₂：0～5mol％，Sm₂O₃：0.5～3mol％，Yb₂O₃：0～0.5mol％。

一種摻釤、鐿的高鋁硅酸鹽微晶玻璃的制備方法，包括下列步驟：

①按基質(zhì)玻璃組成的摩爾百分比計(jì)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1500～1600℃的硅鉬棒電爐中進(jìn)行熔化，熔化時(shí)間為2～8小時(shí)；

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

④將退火后的基質(zhì)玻璃升溫至750～850℃，保溫8～16小時(shí)，然后繼續(xù)升溫至900～1050℃，保溫2～8小時(shí)，獲得納米微晶玻璃。

該微晶玻璃具有在900-1600nm光譜范圍的吸收，適用于重頻高能量釹玻璃激光系統(tǒng)中的濾光元器件。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明通過在高鋁硅酸鹽玻璃中加入釤、鐿，使玻璃具有在900-1600nm光譜范圍的吸收特性，一方面可抑制氙燈在875-1000nm的無(wú)效發(fā)射峰，降低增益介質(zhì)中的熱畸變，另一方便可抑制寄生震蕩進(jìn)而提高激光效率；通過氧化鈦和氧化鋯的同時(shí)引入，增加玻璃的整體析晶性能，進(jìn)而顯著提升玻璃的抗熱沖擊性能。

本發(fā)明制備的用于具有在900-1600nm光譜范圍的吸收特性的微晶濾光玻璃，可降低增益介質(zhì)中的熱畸變和抑制寄生震蕩進(jìn)而提高激光效率；