[發(fā)明專利]一種超寬加工溫度區(qū)間的近紅外發(fā)光重金屬氧化物玻璃材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011255801.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112429965B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明輝;謝堅(jiān)生;劉學(xué)超;陳錕;鄧偉杰;潘秀紅
• 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): C03C3/12
• 分類號(hào): C03C3/12;C03C4/12
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明提供一種超寬加工溫度區(qū)間的近紅外發(fā)光重金屬氧化物玻璃材料。所述近紅外發(fā)光重金屬氧化物玻璃材料含有Ga₂O₃、La₂O₃、Ta₂O₅以及Er₂O₃作為主要成分，并且相對(duì)于100摩爾份主要成分包含54.8～55.2摩爾%的Ga₂O₃，32.5～35摩爾%的La₂O₃，9.9～10.1%摩爾%的Ta₂O₅，以及大于0摩爾%且2.5摩爾%以下的Er₂O₃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超寬加工溫度區(qū)間的近紅外發(fā)光玻璃材料，特別涉及一種高熱穩(wěn)定性、高透過率、高密度、耐輻照氧化鎵基玻璃材料。

背景技術(shù)

近年來，稀土摻雜的多組分光學(xué)玻璃廣泛地應(yīng)用于諸如光纖通信、三維顯示、紅外探測(cè)、固體激光等領(lǐng)域。光纖放大器作為光通信領(lǐng)域的重要器件，對(duì)光通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用具有重要的推動(dòng)作用。摻鉺光纖放大器的出現(xiàn)，有效地降低了光信號(hào)在傳輸過程中的衰減，延長(zhǎng)了傳輸距離，使光纖獲得大規(guī)模應(yīng)用成為可能。Er³⁺離子具有獨(dú)特的能級(jí)結(jié)構(gòu)，在980nm和800nm波段可用相應(yīng)匹配的商用二極管激發(fā)，擁有從紫外到中紅外豐富的輻射躍遷。由于可發(fā)生：⁴I_13/2→⁴I_15/2和⁴I_11/2→⁴I_13/2的能級(jí)躍遷，可以分別獲得以1.53um和2.7um為中心的熒光光譜。Er³⁺離子在1.53um處具有較強(qiáng)的熒光峰，該熒光處于光通訊的C波段(1530-1560nm)，對(duì)應(yīng)于光纖的最低損耗區(qū)，且對(duì)人眼安全，因此，Er³⁺離子常被用于光纖放大器材料的激活離子，用于對(duì)傳輸光進(jìn)行強(qiáng)度增益。

研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)光信號(hào)在與光纖放大器相連的鏈路中傳輸時(shí)，它很難避免地會(huì)被光纖放大器放大的自發(fā)輻射所扭曲，因而導(dǎo)致1.53um發(fā)光性能受基質(zhì)材料的影響非常大。

為了更好的表現(xiàn)Er³⁺的熒光發(fā)射性質(zhì)，需要尋找聲子能量低、高熱穩(wěn)定性的玻璃體系作為基質(zhì)材料。與此同時(shí)也要求發(fā)光玻璃材料具有高的透過率、較寬的紅外透過區(qū)間和較高的稀土離子溶解度。高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以增強(qiáng)抗擊環(huán)境溫度變化的能力，提高光放大器件對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在玻璃材料拉制成光纖的過程中，防止析晶對(duì)光纖的性能非常重要，通常析晶起始溫度與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之差可用于表征玻璃的加工性能，差值越大，玻璃在拉制光纖的過程中越不容易析晶，加工性能越好。差值大于100℃的玻璃材料是具有良好的加工性能，易于拉制光纖。

在已報(bào)道的眾多玻璃基質(zhì)體系中，如硅酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃都能作為1.53um發(fā)光的基質(zhì)材料，但硅酸鹽玻璃具有低的稀土離子摻雜濃度、聲子能量較高導(dǎo)致稀土離子無(wú)輻射躍遷損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，碲酸鹽玻璃抗析晶熱穩(wěn)定性較差、機(jī)械強(qiáng)度較低、光吸收僅在可見光范圍內(nèi)等缺點(diǎn)，從而限制了它們?cè)诠饫w放大器基質(zhì)材料領(lǐng)域的應(yīng)用。因而尋找一種高性能的玻璃基質(zhì)材料，是制備光纖放大器的先決條件。研究發(fā)現(xiàn)：新型重金屬氧化物玻璃具有聲子能量低、稀土離子溶解度高和抗激光損傷閾值大等優(yōu)點(diǎn)，是一種合適的基質(zhì)材料。Ga₂O₃作為一種重金屬氧化物，具有熱穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。La₂O₃具有高介電常數(shù)，是制備高折射玻璃的有益成分，已有文獻(xiàn)表明，含有這兩種成分的玻璃材料，具有優(yōu)異的光學(xué)性能。但常規(guī)有容器方法很難制備出玻璃形成能力差的Ga₂O₃-La₂O₃基玻璃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有寬溫度加工區(qū)間、高效近紅外發(fā)光、高熱穩(wěn)定性、高透過率、耐輻照的玻璃。