[發明專利]一種穩定輸出的連續白光透明陶瓷材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110771772.5
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113548883B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 吳建紅;田躍;李國輝;崔艷霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C04B35/44;C04B35/622;C04B35/653;H01S3/16
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

本發明屬于固體發光材料技術領域，具體涉及一種穩定輸出的連續白光透明陶瓷材料及其制備方法和應用。所述穩定輸出的連續白光透明陶瓷材料，由稀土或過渡金屬離子與鋁酸鹽晶體按化學組成Y_3?xR_xAl₈O₁₂的元素計量比制備而成，其中，摻雜離子R為稀土離子或過渡金屬離子中的一種或多種元素，x的取值范圍為：0＜x≤3。本發明無需高壓、高真空就可以制備出致密度高、透過率可調的可高穩定輸出寬帶連續白光的透明陶瓷，且其在較大功率激光激發下化學性質及物理性質穩定，輸出的寬帶連續白光與激發功率密度具有穩定依賴性，可實現高穩定連續白光輸出。

技術領域

本發明屬于固體發光材料技術領域，具體涉及一種穩定輸出的連續白光透明陶瓷材料及其制備方法和應用。

背景技術

寬頻白光光譜能夠覆蓋可見到紅外連續波段，其光譜特征接近太陽光，對光學研究有著重大意義。熱輻射光是獲得寬頻連續白光的一種方式，任何溫度大于0 K的物體都會不斷地輻射電磁波，即熱輻射光。熱輻射光強度主要取決于物體自身的溫度，根據維恩位移定律，熱輻射光輻射峰位于可見光波段（350~750 nm）長波端（750 nm）時，物體溫度為3863K，也就是說，常溫下物體熱輻射的主要能量都在紅外波段，無法實現可見光發光。

近年研究發現，近紅外激光輻照光學活性材料可以產生一種寬帶連續白光，這種白光發光是在低于相對黑體輻射溫度下產生的高效的、類似熱輻射的可見白光。近紅外激光驅動連續白光發光不依賴于獨立的發光中心，而是通過介質材料對連續近紅外光有效吸收并伴隨熱效應激勵而產生，其光譜可連續覆蓋可見到紅外波段。同時，這種連續白光產生機制可以獲得比傳統上轉換發光高得多的上轉換效率，Wang等人（Wang J, Tanner PA.Upconversion for white light generation by a single compound. J Am Chem Soc.2010;132; 947-949）報道了當激發密度達到800 W/cm²時，在ZrO₂: 28% Yb³⁺中連續白光發光效率高達16%。因此，探索更高穩定性近紅外光驅動寬帶白光產生對于更好地控制激光驅動連續白光生成，加速近紅外光驅動寬帶白光產業化具有非常重要的意義。

作為一種塊體材料，熒光陶瓷是一種全無機熒光轉換體，其具有不吸水、不易變形、且耐高溫、耐氧化等穩定的化學性質。同時，可通過組分調控、燒結過程的控制實現對透明度的調控，進而優化其對光的散射、透過和吸收。以透明陶瓷材料為載體有望實現高穩定性近紅外激光驅動連續白光輸出，并可被應用于精密光譜學等領域。

隨著人們對白光的不斷深入探索及寬帶連續白光的諸多優勢，連續白光領域無論在技術還是材料上都得到的快速發展，如專利文獻《一種緊湊型全光纖超連續白光光源》（CN102916328A）就公開了一種緊湊型全光纖超連續白光光源，其設備價格昂貴，獲得連續白光方法復雜。如專利文獻《飛秒高功率超連續白光產生裝置與方法》（CN107069408B）公開了一種飛秒高功率超連續白光產生裝置與方法，基于飛秒激光激發獲得超連續白光的方法同樣所需的裝置設備昂貴，獲得連續白光技術復雜。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種連續激光激發的高穩定輸出的寬帶連續白光透明陶瓷；本發明的另一目的在于提供上述連續白光透明陶瓷材料的無需高壓和高真空的制備方法及其應用。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種穩定輸出的連續白光透明陶瓷材料，由稀土或過渡金屬離子與鋁酸鹽晶體按化學組成Y_3-xR_xAl₈O₁₂的元素計量比制備而成，其中，摻雜離子R為稀土離子或過渡金屬離子中的一種或多種元素，x的取值范圍為：0＜x≤3。