[發(fā)明專利]一種銩離子摻雜1.8μm發(fā)光硅酸鹽玻璃及其制備工藝

有效

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• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107382055B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 張軍杰;田穎;曹銳捷;黃飛飛;徐時清
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C03C3/112
• 分類號: C03C3/112;C03C6/00;C03C4/12;C03B19/02
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 栗華楠

本發(fā)明屬于材料科學技術領域，特別涉及一種銩離子摻雜1.8μm發(fā)光硅酸鹽玻璃及其制備工藝。該玻璃由SiO₂、Al₂O₃、CaF₂、Mo?V?Te?Nb?O催化劑廢料和Tm₂O₃制備而成。Mo?V?Te?Nb?O催化劑廢料的加入，可降低玻璃的熔融溫度，提高玻璃的折射率，有利于獲得高的發(fā)光發(fā)射截面，并且能夠使銩離子在1.8μm處的發(fā)光明顯增強，較未摻入催化劑廢料的硅酸鹽玻璃的發(fā)光強度提高2?5倍。

技術領域：

本發(fā)明屬于材料科學技術領域，特別涉及一種銩離子摻雜1.8μm發(fā)光硅酸鹽玻璃及其制備工藝。

背景技術：

2μm中紅外激光在醫(yī)學治療、光通訊、環(huán)境檢測和軍事防衛(wèi)等國民生活及國家安全領域都有非常廣闊的應用前景和重要的應用價值。實現(xiàn)2μm波段發(fā)光的稀土離子主要有Tm³⁺離子和Ho³⁺離子，憑借特殊的能級結(jié)構，在波長為808nm的LD泵浦下，Tm³⁺：³H₅和³H₆能級上的粒子都可以躍遷到³F₄能級，理論量子效率理論可以高達200％，從而增強中心波長約在1.8μm處的Tm³⁺的2μm發(fā)光。此外Tm³⁺的最大激光效率可以超過Stokes限制(41％)，當激光器結(jié)構得到優(yōu)化，同時減少共振腔損耗，便可以獲得較高的斜率效率。因此，研制Tm³⁺摻雜1.8μm發(fā)光輸出材料具有十分重要的意義。

目前能夠作為1.8μm發(fā)光材料的主要有晶體和玻璃兩類物質(zhì)。體積小巧、結(jié)構簡單的玻璃光纖逐漸取代晶體成為獲得中紅外激光輸出最有效的途徑之一。氟化物玻璃光纖擁有較低的聲子能量和良好的光學性能，但化學穩(wěn)定性差而且制備條件嚴苛；氟磷酸鹽玻璃綜合了氟化物玻璃和磷酸鹽玻璃的優(yōu)點，同時也將避免了各自在單一組分中的缺點，然而化學穩(wěn)定性差、機械強度差等問題仍舊沒有得到妥善解決；重金屬氧化物玻璃具有聲子能量低、受激發(fā)射截面大的優(yōu)點，但是重金屬氧化物玻璃原料成本較高，物理化學性能不穩(wěn)定，依然不能作為理想的激光玻璃光纖的基質(zhì)材料。相比于傳統(tǒng)的石英玻璃，多組分硅酸鹽玻璃的最大聲子能量低，稀土離子溶解度高；相比于其他玻璃基質(zhì)材料，硅酸鹽玻璃具有抗析晶性能好、化學性能穩(wěn)定、機械強度高、容易拉制出光纖，易與石英光纖熔接等優(yōu)良特性，因此在激光玻璃領域備受青睞。雖然國內(nèi)已有在硅酸鹽玻璃中獲得銩摻雜單頻激光的報道，但是很多都局限在鉛硅酸玻璃中，PbO毒性大，不適合用來制備單頻激光玻璃光纖。但目前無鉛硅酸鹽玻璃銩摻雜發(fā)光的報道結(jié)果并不理想，折射率低，急需優(yōu)化玻璃組分獲得性能優(yōu)異的硅酸鹽玻璃。

在混合金屬氧化物催化劑中，Mo-V-Te-Nb-O催化劑是催化丙烯、丙烷氧化制丙烯酸中研究較多的催化劑。碲鈮等重金屬是Mo-V-Te-Nb-O催化劑的關鍵原材料。隨著我國工業(yè)化進程的加速，對碲和鈮這些戰(zhàn)略性金屬需求不斷上升，但目前還不存在有效降低碲鈮等粉體用量的方法，這使得Mo-V-Te-Nb-O的成本居高不下。并且Mo-V-Te-Nb-O催化劑廢料(即生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的催化效力不合格的Mo-V-Te-Nb-O催化劑產(chǎn)品或中間產(chǎn)品)含有釩等對機體及環(huán)境有危害的物質(zhì)，將大量廢料丟棄是對公眾利益的間接損害。因此，Mo-V-Te-Nb-O催化劑廢料的循環(huán)利用不僅是緩解碲鈮資源供求緊張的有效途徑，還變廢為寶，環(huán)保經(jīng)濟。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種銩離子摻雜1.8μm發(fā)光硅酸鹽玻璃及其制備工藝，該玻璃具有良好的紅外透過性能，在808nm波長的激光二極管泵浦下有很強的1.8μm熒光并有較長的熒光壽命。

本發(fā)明的技術方案如下：