專利名稱：：2μm波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及玻璃，特別是一種2ixm波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃。該氧鹵碲酸鹽玻璃特點(diǎn)是物化穩(wěn)定性好，聲子能量較低，適合于制作2um中紅外波段發(fā)光的光學(xué)鏡頭或光纖基質(zhì)材料。
背景技術(shù)：
：2iim激光在激光測(cè)距、測(cè)風(fēng)雷達(dá)、激光醫(yī)療及中紅外抽運(yùn)源等方面都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前獲得2um激光輸出的材料主要是鈥摻雜的晶體，如YLF、YAG等，最高功率可達(dá)上百瓦。但由于中紅外區(qū)域的非線性紅外晶體普遍存在激光損傷閾值太小，非本征缺陷易引起光吸收和光散射，導(dǎo)致近、中紅外區(qū)透過(guò)率低的缺點(diǎn)；而且高質(zhì)量、大尺寸的單晶不易制備；同時(shí)在一些應(yīng)用場(chǎng)合如人體內(nèi)部激光切割等不方便使用，因而限制了它們的應(yīng)用。稀土摻雜的玻璃光纖是獲得2um激光輸出的有效途徑之一。具有較高量子效率的2lim發(fā)射主要有Ho3+:5I8(2.052iini)、Tms+-3F4—3H6(1.82.lixm)。由于石英光纖的工藝成熟且損耗低，最初主要采用了石英作為基質(zhì)材料。但石英的聲子能量相對(duì)較高(1100cm—1)，稀土離子在其中的多聲子馳豫幾率很高，導(dǎo)致中紅外波段躍遷對(duì)應(yīng)的上下能級(jí)輻射躍遷幾率非常小，因而斜效率相對(duì)較低；同時(shí)，石英基質(zhì)較低的稀土離子摻雜濃度也是其很難在2ym波段獲得高功率輸出的一個(gè)重要原因。于是，研究者們把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了聲子能量較低的氟化物玻璃系統(tǒng)。2003年，法國(guó)雷恩大學(xué)采用鈦寶石激光器激發(fā)Tm3+摻雜的ZBLAN氟化物玻璃，獲得了1.8um的激光輸出(參見J丄Doualanet.al.，^"cs7#"er/aZs24(2003)563-574)。實(shí)際上，由于氟化物玻璃系統(tǒng)本身一直無(wú)法克服的較差的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度以及苛刻的制備條件，既要保證氟化物玻璃光學(xué)性能，又要提高其熱學(xué)、機(jī)械性能以及化學(xué)穩(wěn)定性是具有相當(dāng)大的難度的。因此，如何在保證物化性質(zhì)良好的情況下獲得高的發(fā)光效率的基質(zhì)材料是當(dāng)前2pm波段發(fā)光的研究難點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種2Um波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃，該玻璃在2ym波段要具有較高的發(fā)光效率，同時(shí)物化性質(zhì)好，容易制備。本發(fā)明的創(chuàng)新性技術(shù)思想是以聲子能量較低、稀土離子溶解度大的Te02基玻璃為主要組成，同時(shí)摻入易于成玻璃的Pb&和ZnF2，進(jìn)一步降低體系的聲子能量，同時(shí)添加適量的其它氧化物組分，通過(guò)組分的調(diào)整和優(yōu)化，以提高玻璃的物化穩(wěn)定性，同時(shí)也使玻璃處于較低的聲子能量范圍；稀土主要為Tni"和Ho3+，同時(shí)添加適量的Yb3+、Er"離子加以敏化，通過(guò)稀土離子種類和濃度比的調(diào)整，達(dá)到較高的2"m發(fā)光效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種2um波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃，特點(diǎn)是該玻璃的成分及摩爾百分比如下組分mol%Te024085Pb0015PbF2+ZnF2530Zn0015Ge02010Nb205010W03010Li20+Na20+K20310Tm203+Ho203+Er203+Yb20327，其中，TmA，^203至少有一種不為零。本發(fā)明采用普通的馬弗爐和除水工藝熔制，本發(fā)明所制備的玻璃經(jīng)測(cè)試，在中紅外波段的透過(guò)率高于80%，最大聲子能量低于760cnf1，H高于IO(TC，成玻性能和耐水性好，是一種適合于制備2um波段發(fā)光鏡頭或光纖激光基質(zhì)材料。此外，本發(fā)明采用普通的馬弗爐熔制，制作過(guò)程中采用的各種除水工藝都非常簡(jiǎn)單，而且所采用的設(shè)備少且成本低，非常適合于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例和第2實(shí)施例玻璃在激光二極管800rnn激光泵浦激發(fā)而在2um波段附近的熒光光譜圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。下表中列舉了本發(fā)明玻璃7個(gè)具體實(shí)施例的組成配方和玻璃的熱特征溫度，這些實(shí)施例玻璃都是采用普通熔融法，普通的馬弗爐和通常的除水工藝熔制的。經(jīng)測(cè)試獲得玻璃的熱特征溫度也列在表中及其獲得玻璃的熱特征溫度。其中Tg為玻璃轉(zhuǎn)變溫度，Tx為析晶初始溫度，AT=Tx_Tg。但本發(fā)明不僅僅局限于下表中的玻璃組成配方。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上表可見，本發(fā)明由上表中的配方通過(guò)普通熔融法制得2um波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃，透明無(wú)析晶，物化性能優(yōu)良，2um波段發(fā)光強(qiáng)度較高。圖1為本發(fā)明第1和第2實(shí)施例玻璃在激光二極管800nm激光泵浦激發(fā)而在2pm波段附近的熒光光譜圖。從測(cè)得的2um熒光光譜分析，按照該種配方及其制備工藝制得的玻璃在2"m波段具有較強(qiáng)的熒光強(qiáng)度，是一種理想的2um中紅外波段發(fā)光基質(zhì)材料。從圖l可以看出，Tm7Ho3+共摻本發(fā)明組分的氧鹵碲酸鹽玻璃可以獲得較強(qiáng)的2Pm發(fā)光，其中隨著化7化3+比的增加時(shí)，Tm"在1470mn處的發(fā)光強(qiáng)度降低，在1800nm附近的發(fā)光強(qiáng)度增加，而Ho"在2pm附近的發(fā)光顯著增強(qiáng)。如圖1所示，當(dāng)離子濃度比1^3+^03+=5時(shí)在2n111發(fā)光強(qiáng)度大約是^3+/^03+=1時(shí)的15倍。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明的2um波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃具有紅外透過(guò)率高、透明無(wú)析晶、無(wú)氣泡條紋、物化性質(zhì)優(yōu)良，在2um波段發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。其制備工藝簡(jiǎn)單易操作、成本較低。權(quán)利要求1、一種2μm波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃，特征是該玻璃的成分及摩爾百分比如下組分mol％TeO240～85PbO0～15PbF2+ZnF25～30ZnO0～15GeO20～10Nb2O50～10WO30～10Li2O+Na2O+K2O3～10Tm2O3+Ho2O3+Er2O3+Yb2O32～7其中，Tm2O3，Ho2O3至少有一種不為零。全文摘要一種2μm波段發(fā)光的氧鹵碲酸鹽玻璃，該玻璃的成分及摩爾百分比如下TeO<sub>2</sub>40～85，PbO0～15；PbF<sub>2</sub>+ZnF<sub>2</sub>5～30；ZnO0～15；GeO<sub>2</sub>0～10；Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>0～10；WO<sub>3</sub>0～10；Li<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O3～10；Tm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Ho<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Er<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>2～7，其中，Tm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Ho<sub>2</sub>O<sub>3</sub>至少有一種不為零。該玻璃通過(guò)普通熔融法制備。本發(fā)明的氧鹵碲酸鹽玻璃具有紅外透過(guò)率高、透明無(wú)析晶、無(wú)氣泡條紋、物化性質(zhì)優(yōu)良，在2μm波段發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。其制備工藝簡(jiǎn)單易操作、成本較低。本發(fā)明的材料適用于2μm波段中紅外激光光學(xué)鏡頭或2μm中紅外特種光纖基質(zhì)材料。文檔編號(hào)C03C3/253GK101224947SQ20081003350公開日2008年7月23日申請(qǐng)日期2008年2月4日優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日發(fā)明者張軍杰,汪國(guó)年,胡麗麗,范慧艷,高國(guó)軍申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所