中紅外2.7μm鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃及其制備方法
【專利摘要】一種中紅外2.7μm發(fā)光鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃及其制備方法，鋁鎵酸鹽玻璃的組分及其摩爾百分比含量為：Al2O3:5-30mol％、Ga2O3:10-40mol％、Na2O:5-15mol％、CaO:30-60mol％、Er2O3：0.1-8mol％。本發(fā)明玻璃具有較寬的紅外傳輸特性，截止波長大于5μm，聲子能量低，成玻璃性能好，熱學性能好，析晶溫度和轉變溫度之差ΔT可達160℃。在980nm波長的激光二極管泵浦下，獲得了很強的2.7μm熒光，適合作為2.7μm發(fā)光的摻鉺激光玻璃光纖材料和用作光纖放大器的基質玻璃和其他紅外用途的光學材料。
【專利說明】中紅外2. 7 μ m鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光玻璃，特別是一種中紅外2. 7 μ m激光玻璃及其制備方法。 技術背景
[0002] 近年來，稀土摻雜的無機非金屬材料在遙感、測距、環(huán)境檢測、生物工程和醫(yī)療等 方面具有十分重要的應用價值。對于鉺摻雜的中紅外2. 7 μ m輸出的固體激光器因其波長 與水的吸收峰十分接近，也能通過商業(yè)激光二極管泵浦，引起了人們的關注。
[0003] 目前國內外對通過稀土離子摻雜晶體獲得2. 7μπι的研究很多，但是晶體摻雜濃 度下，大尺寸制備困難，價格昂貴而限制了它的應用。而稀土摻雜的玻璃光纖能很好的避免 晶體的這些缺點。
[0004] 為了獲得適合的玻璃基質，人們展開了大量的研究，如氟化物、硫化物、氟磷酸鹽、 碲酸鹽、鍺酸鹽玻璃等。到目前為止，僅在重金屬氟化物（ZBLAN)玻璃光纖中獲得了 2. 7μπι 的激光輸出。但是由于ZBLAN玻璃的合成工藝復雜、價格昂貴、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性差等 缺點，限制了它在2. 7μπι輸出上的功率提高及應用。而其他氧化物玻璃具有較高的聲子 能量，導致多聲子弛豫引起的非輻射躍遷增大，造成很高的量子損耗，進而無法實現(xiàn)2. 7 μ m 激光輸出。因此，需要尋找一種更適合于中紅外輸出的、同時具有低聲子能和高抗熱沖擊性 能的氧化物玻璃基質。
[0005] 鋁鎵酸鹽氧化物玻璃，具有較低的聲子能量，同時稀土離子溶解度高，折射率高， 轉變溫度高，較好的紅外透過性能，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好。這些性質為鋁鎵酸鹽玻璃作 為鉺離子中紅外2. 7μπι發(fā)光的實現(xiàn)提供了保障。但由于鋁鎵酸鹽的成玻璃范圍較窄，穩(wěn) 定的組分研究較為困難，因此國際上對這種玻璃的報道較少，而目前國內外對實現(xiàn)中紅外 2. 7 μ m發(fā)光鋁鎵酸鹽玻璃的研究還未見報道。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種中紅外2. 7μπι發(fā)光鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃 及其制備方法，該玻璃具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性以及化學穩(wěn)定性，較高的紅外透過性能，低聲子 能量，在980nm波長的激光二極管泵浦下能獲得很強的中紅外2. 7 μ m熒光發(fā)射。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0008] -種中紅外2. 7 μ m發(fā)光鉺摻雜鋁鎵酸鹽玻璃，該玻璃各組成及其配比（mol%)如 下：
[0009]

【權利要求】
1. 一種中紅外2. 7 μ m發(fā)光鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃，其特征在于其組成為A1203、 Ga203、Na20、Ca0以及Er20 3 ;其摩爾份數(shù)組成如下：
2. 權利要求1所述的中紅外2. 7 μ m發(fā)光鉺摻雜鋁鎵酸鹽激光玻璃的制備方法，其特征 在于該方法包括以下步驟 1) 選定組分和摩爾百分比，計算出相應的各玻璃組成的重量，準確稱取各原料，其中 A1203, Ga203和Er203分別以氧化錯、氧化鎵和氧化鉺引入，Na 20、CaO分別以碳酸鈉、碳酸隹丐 引入，其中氧化鋁、氧化鎵、碳酸鈉和碳酸鈣純度大于99. 9%，氧化鉺純度大于99. 995% ; 2) 稱量好的原料在瑪瑙研缽中仔細研磨，混合均勻； 3) 混合好的配合料移至鉬金坩堝，在1380-1450°C的硅碳棒電爐中熔化10-30分鐘，然 后在熔制的過程中通入氧氣提供氧化氣氛，熔化時間為0. 5-2小時，再澄清10-30分鐘，得 到均勻澄清的玻璃液，再將熔融的玻璃液澆注在預熱到500-600°C的不銹鋼鋼板模具上成 型； 4) 待玻璃定型后迅速將其移入至溫度為600-660°C的馬弗爐內進行退火，保溫3-6小 時，然后斷開電源，使玻璃隨爐冷卻自然降溫到室溫。
【文檔編號】C03C3/12GK104098270SQ201410336498
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】張威, 張麗艷, 胡麗麗 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所