3μm摻稀土離子的鉍鍺酸鹽雷射玻璃及其製備方法
2023-05-28 05:58:46 2
專利名稱：3μm摻稀土離子的鉍鍺酸鹽雷射玻璃及其製備方法
技術領域：
本發明涉及雷射玻璃，特別是一種3 U m摻稀土離子的鉍鍺酸鹽雷射玻璃及其製備方法。
背景技術：
3 波段對應於許多重要分子的特徵譜線，而且是空氣中相對透明的重要的大氣窗口，因而在軍事和民用方面有著廣泛的應用。其在軍事領域的應用包括雷射制導、紅外測距和雷射瞄準等。在民用方面的應用包括遙感探測、空氣中有毒的痕量氣體的檢測(例如一氧化氮、一氧化碳、甲醛、硫化氫、溴化氫等有害氣體)。因此3 y m中紅外雷射光源近年來得到了廣泛的研究。
1980年，Bagdasarov首次報導了從鉺摻雜釔鋁石榴石晶體(YAG)中獲得了 IOOmJ的3pm雷射輸出。但雷射晶體限於摻雜濃度不高，生長過程緩慢，難以獲得大尺寸的樣品等不利因素，束縛了其進一步的發展。而雷射玻璃則可以克服這些缺點，並且可以根據人們的需要製成各種各樣的形狀。1988年，Pollack報導了 Er摻雜的ZBLAN氟化物光纖，中心波長在2. 78iim，輸出能量為75J。氟化物玻璃儘管聲子能力低，但機械性能差，熱穩定性差，而且對於環境有一定的汙染。而一般的氧化物玻璃則聲子能力太高，難以獲得有效的3輸出。鉍鍺酸鹽玻璃是一種合適的材料，它不但具有同氟化物相近的聲子能量，又綜合了氧化物玻璃物理化學性質均勻，機械強度高，剛度好等優點。而且它還兼具了重金屬氧化物玻璃的折射率高等優點，是一種理想的中紅外基質材料。但是國內外卻少有關於鉍鍺酸鹽玻璃3 ii m輸出的報導。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種3 U m摻稀土離子的鉍鍺酸鹽雷射玻璃及其製備方法，該玻璃具有優良的熱穩定性，較好的中紅外透過性能，在980nm波長的雷射二極體泵浦下能獲得很強的3 y m螢光。本發明的技術解決方案如下—種3 摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃，其特點在於該玻璃的摩爾百分比組成
為
組分moi%
Bi2O332-41
GeO240-55
R2O9.25 15.5 ErF., + Pr F3 + TmF3+ Nd F.,+ YbF3 3~6
其中R為鹼金屬Li、Na或K。上述3 Pm摻稀土離子的鉍鍺酸鹽雷射玻璃的製備方法，包括下列步驟①選定所述玻璃的組成和摩爾百分比，計算並稱量出各原料組成的質量，充分研磨，混合均勻；②將研磨好的混合料放入剛玉坩堝中置於溫度為105(ni00°C矽碳棒電爐中進行熔制，在熔制的過程中通入氧氣提供氧化氣氛，熔化時間為40min，待原料完全熔融澄清後澆注在預熱的模具上；③待玻璃變硬後迅速將其移入至溫度處於玻璃轉變溫度附近的馬弗爐中退火，在轉變溫度附近保溫3 4小時，然後以10°C /小時的速率降溫至室溫，待完全冷卻後取出樣品;
本發明的技術效果如下本發明通過進行Er37Tm37Pr37Nd37Yb3+多種稀土離子摻雜，獲得了一系列濃度配比的3 發光的鉍鍺酸鹽玻璃。玻璃呈亮黃色，透明，無析晶，物理化學性質均勻，熱穩定參數AT彡150°C，紅外透過能力好。在980nm波長的雷射二極體泵浦下，獲得了 3pm螢光輸出。
圖I為實施例1#所獲得的3ii m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃的差熱曲線。圖2為實施例1#所獲得的3 u m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃紅外透過譜。圖3為實施例1#所獲得的3 ii m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃在980nm波長的雷射二極體泵浦下的螢光光譜。
具體實施例方式本發明3 ii m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃的10個具體實施例的玻璃成分如表I所示表I :具體10個實施例的玻璃配方
權利要求
1.一種3pm摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃，其特徵在於該玻璃的摩爾百分比組成為組分mol%Bi2O:;32、-4!GeO240 -55R2O9.25-15.5 ErF3 + Pr F., + TmF3+ Nd F3+ Yb F3 3-6 其中=R為鹼金屬Li、Na或K。
2.根據權利要求I所述的3u m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃，其特徵在於所述的稀土離子摻雜方式有=Er3+單摻、Er3+-Tm3+雙摻、Er3+-Pr3+雙摻、Er3+-Nd3+雙摻、Er3+-Yb3+雙摻。
3.權利要求I所述的3u m摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 ①選定權利要求I所述玻璃的組成和摩爾百分比，計算並稱量出各原料組成的質量，充分研磨，混合均勻； ②將研磨好的混合料放入剛玉坩堝中置於溫度為105(T110(TC矽碳棒電爐中進行熔制，在熔制的過程中通入氧氣提供氧化氣氛，熔化時間為40min，待原料完全熔融澄清後澆注在預熱的模具上； ③待玻璃變硬後迅速將其送入到事先已升至該玻璃轉變溫度附近的馬弗爐中退火，在轉變溫度附近保溫3 4小時，然後以10°C /小時的速率降溫至室溫，取出樣品。
全文摘要
一種3μm摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃及其製備方法。該玻璃的摩爾百分比組成範圍為Bi2O3:32~41mol%,GeO2:40~55mol%,R12O:9.25~15.5mol%(R1為鹼金屬Li、Na或K),R2F3:3~6mol%(R2為稀土離子Er、Pr、Tm、Nd或Yb中的一種或兩種)。利用熔融冷卻法製備的玻璃為亮黃色，物理化學性質均勻。本發明玻璃熱力學性能穩定，抗析晶能力強。在3μm波段有很高的透過率。在980nm波長的雷射二極體泵浦下，獲得了很強的3μm螢光，適用於3μm摻稀土離子鉍鍺酸鹽雷射玻璃光纖材料的製備和應用。
文檔編號C03C4/12GK102674690SQ20121017532
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者胡麗麗, 趙國營 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所