專利名稱：一種稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息技術中的三維光存儲材料技術領域，具體地說是一種用于飛秒激光在 透明介質(zhì)中寫讀的三維光存儲的稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)材料。
技術背景飛秒激光由于脈寬很窄，能在物質(zhì)吸收激光能量，并最終以熱能的形式傳遞給晶格的 特征時間內(nèi)，將能量注入材料中具有高度空間選擇的區(qū)域，實現(xiàn)熱的影響很少的納秒和皮 秒激光難以實現(xiàn)的材料超精細加工。同時，即使材料本身在激光波長處不存在本征吸收， 由于聚焦飛秒激光的焦點附近具有超高電場強度( 10"V/cm)，也會因激光誘導多光子吸 收、多光子離子化等非線性反應。因此，通過飛秒激光可以實現(xiàn)空間高度選擇性的微結構 改性，并賦予材料獨特的光功能。上世紀九十年代，日本的三浦清貴等通過飛秒激光改變 透明介質(zhì)的微納結構來實現(xiàn)三維光存儲，特別是利用超短脈沖激光改變玻璃中稀土離子價 態(tài)變化的研究成果讓人們看到了三維光存儲器件化的曙光。(A. Toriumi, S. Kawata, Reflection confocal microscope readout system for three-dimensional photochromic optical data storage. Opt Lett, 23 (1998) 1924.)浙江大學的邱建榮教授發(fā)表的有關利用飛秒激光實現(xiàn)含 金離子玻璃的實現(xiàn)可擦寫三維光存儲的研究結果。(J. Qiu， X. Jiang, C. Zhu, et al., Manipulation of gold nanoparticles inside transparent materials, Angew, Chem. Int. Ed. 43 (2004) 2234.)由于理論上、技術上可行度較高的緣故，利用飛秒激光改變透明介質(zhì)實現(xiàn)三維光存儲 的研究主要集中在改變稀土離子價態(tài)的研究上。在Qiu等研究中發(fā)現(xiàn)，稀土離子并不是在 所有的玻璃中都能實現(xiàn)價態(tài)變化，它與玻璃的組成有著很大的關系，即玻璃的光學堿度與 稀土離子周圍玻璃組分的極化率對稀土離子價態(tài)變化有著支配性的影響(J. Qiu, M. shirai, T. Nakaya, et al" Space-selective precipation of silver nanoparticles inside glasses, Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 3040.)。要使利用飛秒激光改變玻璃中稀土離子價態(tài)實現(xiàn)三維光存儲實用 化，就必須降低離子價態(tài)變化的能量閾值，而這取決于玻璃材料的本身。在選擇對稀土離 子有還原性的玻璃體系往往其化學穩(wěn)定性，機械強度等都相對較弱，因此，單一相的還原 性強的玻璃系統(tǒng)也不能成為器件化的基礎材料。而對于一般對稀土離子沒有還原性的玻璃 體系，玻璃的穩(wěn)定性和機械強度較好，但玻璃基質(zhì)中稀土離子價態(tài)能量變化閾值通常較高，3也不利于飛秒激光改變玻璃中稀土離子價態(tài)實現(xiàn)三維光存儲實用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服目前三維光存儲材料飛秒激光作用下對稀土離子非強還原 性的玻璃體系中稀土離子價態(tài)轉(zhuǎn)變能量閾值較高的缺點，提供一種具有優(yōu)良的穩(wěn)定性能和 機械強度，又能使稀土離子價態(tài)容易改變的稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)材料。
當用飛秒激光作用到玻璃中時，與稀土離子配位的O、 F離子相比，Cl、 Br更容易給 出電子，而與稀土間產(chǎn)生電子授受，使稀土離子還原，從而降低基于離子價態(tài)變化的光存 儲閾值。本發(fā)明提供的新型玻璃材料通過化學穩(wěn)定性好機械強度高的玻璃中引入鹵化物(C1 或Br)相，經(jīng)飛秒激光聚光照射，使局部區(qū)域發(fā)生相變，并使稀土離子選擇性地進入到析 出相(引入的第二相為主成分)中，從而降低稀土離子價態(tài)變化的能量閾值，得到既具有 優(yōu)良的穩(wěn)定性能和機械強度，又能使稀土離子價態(tài)容易改變的基質(zhì)材料，本發(fā)明的成果對 于三維光存儲的實際應用具有非常重要意義。
本發(fā)明的稀土摻雜的鹵化物分相玻璃組分摩爾百分比含量如下
1)稀土摻雜的透明鹵化物玻璃
A1F3 25 40mol%
MF2 5~65mol%
MX2 l~15mol%
YF3 10 20mol%
ReF3 0.1~lmol%
其中，M表示二價堿土金屬離子Mg2、 Sr2+， B^+中的一種或幾種；X為Br—及Cl—中 的一種或兩種；Re為三價稀土離子Sm3+， Tb3+， Ei^+及&3+離子中的一種或幾種，上述組 分含量百分數(shù)之和為100%。
本發(fā)明的稀土摻雜的鹵化物分相玻璃按以下步驟來制備
步驟1:將組成計算，在手套箱中稱取熔制玻璃的組分，其中組分料的純度不低于 99.95%，并將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中；其中在進行操作以前，首先對手套fl 進行抽真空處理，抽真空后，手套箱本體真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不高于 5xl(T2Torr，氧氣在100ppb以下，和水分值1.47ppb以下；然后通入氮氣或氬氣進行氣氛 保護，通入手套箱中氮氣或者氬氣的氣壓與手套箱周圍的氣壓相同。
步驟2:上述的手套箱中，將裝料的石墨柑堝在高頻電爐中，快速升溫至800 100(TC保溫10 45分鐘，使原料熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品；另外，如組分中加入的 MX2中全部或者部分為MC12，在高溫燒制玻璃過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性較強的Cl2而改變玻璃 組成，因此燒制玻璃的高頻電爐腔體內(nèi)需通入氯氣進行氣氛保護，其中通入氯氣的氣流量 為2ml 20ml/分鐘。
步驟3:對玻璃樣品進行差熱分析得到其鹵化物的分相溫度，在此分相溫度正負2(TC 范圍內(nèi)對樣品進行分相化處理0.5-5小時，然后對其進行切割拋光，得到分相的鹵化物玻 璃，其中形成的分相為鹵化物分相，玻璃基體中稀土離子經(jīng)過分相處理選擇性的全部進入 到形成的鹵化物分相中。
將上述玻璃通過一定波長和脈沖能量的飛秒激光聚焦后照射，經(jīng)一定波長的激光掃描 后通過光譜儀器檢測，結果顯示飛秒激光束照射部分的鹵化物分相中的稀土子和沒有用飛 秒激光束照射的鹵物分相中的稀土離子呈現(xiàn)不同價態(tài)特征波長的發(fā)光。
本發(fā)明的稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃由稀土摻雜的透明氟化物分相玻璃的組分 基礎上引入摩爾組分l-15y。的鹵化物MX2;其性能特征表現(xiàn)為1)稀土摻雜的透明鹵化 物分相玻璃添加的稀土離子Re全部轉(zhuǎn)移到該鹵化物MX2分相中；2)玻璃基體中鹵化物 MX2分相中的稀土離子Re在飛秒激光作用下價態(tài)變化能量閾值與未添加鹵化物MX2的氟 化物玻璃基質(zhì)中稀土離子Re的能量變化閾值相比出現(xiàn)了下降，而且降低到10nJ以下；3) 當稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃的特征為當組分中MX2含量增加，稀土摻雜的透明鹵化 物分相玻璃形成MX2分相中稀土離子在飛秒激光作用下價態(tài)變化能量閾值逐漸降低。
本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點
1) 在稀土摻雜透明的，單純的氟化物玻璃組分基礎上引入氯及溴化合物形成多相的 鹵化物玻璃，由于Cl及Br相比O、 F有更低的聲子能量，相對與單純的氟化物玻璃，經(jīng) 飛秒激光作用后，玻璃基質(zhì)中的稀土離子，如Sm3、 Tb3+， Ei^+及Ce3、在飛秒激光作用 下離子價態(tài)變化能量的閾值更低，更加利于飛秒激光進行信息刻寫；
2) 由于Cl及Br相比O、 F有更低的聲子能量，相對與單純的氟化物玻璃，經(jīng)飛秒激 光作用后，鹵化物分相中的稀土離子由于配位場的改變具有更好的發(fā)光強度。
下面將結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實施例不是對本發(fā)明的限制。


圖1是稀土摻雜透明卣化物分相玻璃基質(zhì)在進行分相處理前的透射電鏡圖。 圖2是稀土摻雜透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)在進行分相處理后的透射電鏡圖。圖3是稀土摻雜透明氟化物化物玻璃經(jīng)過飛秒激光照射后，在飛秒激光照射區(qū)域與未 照射區(qū)域在氬離子激光器照射下沒有不同價態(tài)稀土離子特征發(fā)光。
圖4是稀土摻雜透明鹵化物分相玻璃飛秒激光照射后，在稀土摻雜透明卣化物分相玻
璃在飛秒激光照射區(qū)域與未照射區(qū)域在氬離子激光器照射下出現(xiàn)不同價態(tài)稀土離子特征
發(fā)光圖。
具體實施例方式
實施例1:
步驟1:按組成39AlF3-49.9MgF2-lBaCl2-10YF3 -0.1SmF3，在手套箱(日本積水機械公 司，MDB-2BL型)中稱取組分A1F3、 MgF2、 BaCl2、 YF3和SmF3，上述原料的純度不低于 99.95%，上述原料的純度不低于99.95%，并將上述組分充分混合，置入石墨柑堝中，其中 在進行玻璃組分稱量及混合操作以前，首先對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱本體 真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不高于5><l(r2T0rr，氧氣在100ppb以下，和水分值 1.47ppb以下，然后上述手套箱中充入與周圍大氣壓等同氣壓的氬氣。
步驟2:將裝料的石墨坩堝在上述的手套箱中，放入小型高周波誘導加熱裝置(日本 美和制作所，MU-1700C)，快速升溫至于800。C，同時在高周波誘導加熱裝置的加熱腔內(nèi) 通入Cb氣進行氣氛保護，其中通入氯氣的氣流量為2ml/分鐘。加熱保溫45分鐘，使原料 熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品；
步驟3 :對玻璃樣品進行差熱分析得到其氯化物的分相溫度為430。C，在此分相溫度 430士20。C范圍內(nèi)對樣品進行分相化處理0.5小時，然后對其進行切割拋光，得到卣化物分 相玻璃，通過透射電鏡觀察和能譜儀分析，可以看到形成了氯化物分相，并且玻璃基體中 的Sm離子選擇性地轉(zhuǎn)移到了氯化物分相中，而氯化物分相以外的玻璃基體中不含有Sm 離子。
用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，采用脈沖能量為10nJ， 波長800nrn的飛秒激光，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA-0.3，放大倍數(shù)10倍)聚焦 到上述鹵化物分相玻璃中，進行照射。用氬離子激光器(Coherent公司Innova 70c )的 457nm波長激光對玻璃進行掃描，然后采用日立F-7000光譜儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)飛秒激光照 射部分的鹵化物分相中的Sm離子顯示出2價Sm離子特征發(fā)光，而沒有用飛秒激光束照 射的鹵化物分相中的Sm離子發(fā)出3價Sm離子特征的發(fā)光，說明能量脈沖為10nJ的飛秒 激光將上述玻璃基質(zhì)分相中Sm離子的價態(tài)由3價改變?yōu)?價。實施例2:
步驟1:按組成35AlF3-49.5MgF2 -8BaCl2 -2MgBr2 -5YF3 -0.5TbF3， 在手套箱(日本積 水機械公司，MDB-2BL型)中稱取組分A1F3、 MgF2、 BaCl2 、 MgBr2、 YF3 、 TbF3，上述 原料的純度不低于99.95%，并將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中，其中在進行玻璃組 分稱量及混合操作以前，首先對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱本體真空度不高于 lxlO"Torr，邊箱真空度不高于5xl(T2Torr，氧氣在100ppb以下，和水分值1.47卯b以下， 然后在上述手套箱中充入與周圍大氣壓等同氣壓的氬氣。
步驟2:將裝料的石墨坩堝在上述的手套箱中，放入小型高周波誘導加熱裝置(日本
美和制作所，MU-1700C)，快速升溫至于卯0。C，同時在高周波誘導加熱裝置的加熱腔內(nèi) 通入Cl2氣進行氣氛保護，其中通入氯氣的氣流量為6ml/分鐘，加熱保溫35分鐘，使原料 熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品；
步驟3:對玻璃樣品進行差熱分析得到其氯化物和溴化物的分相溫度為425°C，在此 分相溫度425±20 。C范圍內(nèi)對樣品進行分相處理2小時，然后對其進行切割拋光，得到氯 和溴的鹵化物分相玻璃，通過透射電鏡觀察和能譜儀分析，可以看到形成了氯化物分相， 并且玻璃基體中的Tb離子選擇性地轉(zhuǎn)移到了氯和溴的鹵化物分相中，而氯和溴的鹵化物 分相以外的玻璃基體中不含有Tb離子。
用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，采用脈沖能量為10nJ， 波長800nm的飛秒激光，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA-0.3，放大倍數(shù)10倍)聚焦 到上述鹵化物分相玻璃中，進行照射。用波長為457nm氬離子激光器(Coherent公司Innova 70c )對玻璃進行掃描，然后采用日立F-7000光譜儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)飛秒激光照射部分的 氯和溴的鹵化物分相中的Tb離子顯示出2價Tb離子特征發(fā)光，而沒有用飛秒激光束照射 的氯和溴的鹵化物分相中的Tb離子發(fā)出3價Tb離子特征的發(fā)光，說明能量脈沖為10nJ 的飛秒激光將上述玻璃基質(zhì)中分相中Tb離子的價態(tài)由3價改變?yōu)?價。
實施例3:
步驟1:按組成40A1F3- 24MgF2 -15SrBr2-20YF3 -1 EuF3，在手套箱(日本積水機械公司， MDB-2BL型)中稱取組分A1F3、 MgF2、 SrBr2、 YF3和EuF3，上述原料的純度不低于99.95%， 并將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中，其中在進行玻璃組分稱量及混合操作以前，首 先對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱本體真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不 高于5xlO々Torr，氧氣在lOOppb以下，和水分值1.47ppb以下，然后在上述手套箱中充入與周圍大氣壓等同氣壓的氮氣。
步驟2:將裝料的石墨坩堝放置上述的手套箱中，放入小型高周波誘導加熱裝置(日 本美和制作所，MU-1700C)，快速升溫至950。C，加熱保溫20分鐘，使原料熔融成液態(tài)， 然后冷卻得到玻璃樣品。
步驟3:對玻璃樣品進行差熱分析得到其溴化物的分相溫度為420 。C，在此分相溫度 420±20 。C范圍內(nèi)對樣品進行分相處理4小時，然后對其進行切割拋光，得到溴化物分相 玻璃，通過透射電鏡觀察和能譜儀分析，可以看到形成了溴化物分相，并且玻璃基體中的 Eu離子選擇性地轉(zhuǎn)移到了溴化物分相中，而溴化物分相以外的玻璃基體中不含有Eu離子。
用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，采用脈沖能量為10nJ， 波長800nm的飛秒激光，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA:0.3，放大倍數(shù)10倍)聚焦 到上述鹵化物分相玻璃中，進行照射。用波長為457nm氬離子激光器(Coherent公司Innova 70c )對玻璃進行掃描，然后采用日立F-7000光譜儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)飛秒激光照射部分的 氯化物分相中的Eu離子顯示出2價Eu離子特征發(fā)光，而沒有用飛秒激光束照射的氯化物 分相中的Eu離子發(fā)出3價Eu離子特征的發(fā)光，說明能量脈沖為10nJ的飛秒激光將玻璃 基質(zhì)分相中Eu離子的價態(tài)由3價改變?yōu)?價。
實施例4:
步驟1:按組成40A1F3- 24MgF2 -15BaCl2-20YF3 -lCeF3，在手套箱(日本積水機械公司， MDB-2BL型)中稱取組分AlF3、MgF2、BaCL2、 YF3和CeF3，上述原料的純度不低于99.95%， 并將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中，其中在進行玻璃組分稱量及混合操作以前，首 先對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱本體真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不 高于5x10—2Torr，氧氣在100ppb以下，和水分值1.47ppb以下，然后在上述手套箱中充入 與周圍大氣壓等同氣壓的氮氣。
步驟2:將裝料的石墨坩堝放置上述的手套箱中，放入小型高周波誘導加熱裝置(曰 本美和制作所，MU-1700C)，同時在高周波誘導加熱裝置的加熱腔內(nèi)通入Cl2氣進行氣氛 保護，其中通入氯氣的氣流量為20ml/分鐘，快速升溫至1000。C加熱保溫IO分鐘，使原 料熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品。
步驟3:對玻璃樣品進行差熱分析得到其氯化物的分相溫度為410°C，在此分相溫度 正負20°C范圍內(nèi)對樣品進行分相處理5小時，然后對其進行切割拋光，得到氯化物分相 玻璃，通過透射電鏡觀察和能譜儀分析，可以看到形成了氯化物分相，并且玻璃基體中的Ce離子選擇性地轉(zhuǎn)移到了氯化物分相中，而氯化物分相以外的玻璃基體中不含有Ce離子。 用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，采用脈沖能量為10nJ， 波長800nm的飛秒激光，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA-0.3，放大倍數(shù)10倍)聚焦 到上述鹵化物分相玻璃中，進行照射。用波長為457nm氬離子激光器(Coherent公司I皿ova 70c )對玻璃進行掃描，然后采用日立F-7000光譜儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)飛秒激光照射部分的 鹵化物分相中的Ce離子顯示出2價Ce離子特征發(fā)光，而沒有用飛秒激光束照射的氯化物 分相中的Ce離子發(fā)出3價Ce離子特征的發(fā)光，說明能量脈沖為10nJ的飛秒激光將玻璃 基質(zhì)分相中Ce離子的價態(tài)由3價改變?yōu)?價。 實施例5:
步驟1:按組成39A1F3- 49.9MgF2 -lBaCl2-10YF3 -0.1SmF3, 33A1F3- 49.9MgF2 -7BaCI2 -10YF3-0.1SmF3， 25A1F3-49.9MgF2-15BaCl2-10YF3-0.1SmF3，分別編號為樣品1， 2禾口3， 在手套箱(日本積水機械公司，MDB-2BL型)中稱取組分A1F3、 MgF2、 BaCl2、 YFg和SmF3， 上述原料的純度不低于99.95%，并將上述三份原料組分別充分混合，分別置入石墨坩堝中， 其中在進行玻璃組分稱量及混合操作以前，首先對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱 本體真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不高于5xl(T2Torr，氧氣在100ppb以下，和水 分值1.47ppb以下，然后在上述手套箱中充入與周圍大氣壓等同氣壓的氬氣。
步驟2:將上述三份原料的石墨坩堝在上述的手套箱中，放入使用放入小型高周波誘 導加熱裝置(日本美和制作所，MU-1700C)，快速升溫至于800。C，同時在高周波誘導加 熱裝置的加熱腔內(nèi)通入Cl2氣進行氣氛保護，其中通入氯氣的氣流量為2ml/分鐘。加熱保 溫45分鐘，使原料熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品l， 2和3;然后將上述3份樣品 分別切割為4份。
歩驟3:用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，以脈沖能量為 2， 5， 8， 10nJ，波長800nm的激光，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA-0.3，放大倍數(shù) 10倍)分別聚焦到上述切割為4份的鹵化物玻璃樣品1中；采用同樣的方法對鹵化物玻璃 樣品2和3進行處理；在經(jīng)過上述的飛秒激光照射后，通過透射電鏡觀察，飛秒激光照射 的玻璃在激光束焦點附近出現(xiàn)了氯化物分相，通過能譜儀分析，焦點照射附近形成的氯化 物分相中含有稀土 Sm離子，而氯化物分相附近的玻璃基體中沒有稀土 Sm離子。
用波長為457nm氬離子激光器(Coherent公司Innova 70c )對上述飛秒激光照射后 的鹵化物玻璃進行掃描，然后采用日立F-7000光譜儀進行檢測，對于樣品1發(fā)現(xiàn)僅脈沖能
9量為10nJ飛秒激光照射部分的部分玻璃基質(zhì)中的Sm離子顯示出2價Sm離子特征發(fā)光， 而其他脈沖能量飛秒激光束照射的部分玻璃基質(zhì)中Sm離子發(fā)出3價Sm離子特征發(fā)光； 對于樣品2發(fā)現(xiàn)僅脈沖能量為10nJ和8nJ飛秒激光照射部分的部分玻璃基質(zhì)中的Sm離子 顯示出2價Sm離子特征發(fā)光，而其他脈沖能量飛秒激光束照射的部分玻璃基質(zhì)中Sm離 子發(fā)出3價Sm離子特征發(fā)光；對于樣品3結果為脈沖能量為2， 5， 8， 10nJ的飛秒激光 照射部分的部分玻璃基質(zhì)中的Sm離子顯示出2價Sm離子特征發(fā)光，而沒有用飛秒激光 束照射的鹵化物分相中的Sm離子發(fā)出3價Sm離子特征發(fā)光，說明隨著玻璃組分中BaCl2 含量的增加，由飛秒激光改變鹵化物玻璃基質(zhì)中稀土 Sm離子價態(tài)的能量閾值降低。 對比例
步驟1:按組成45A1F3- 49.5MgF2-5YF3 -0.5SmF3，在手套箱(日本積水機械公司， MDB-2BL型)中稱取組分A1F3、 MgF2、 YF3 、 SmF3，上述原料的純度不低于99.95%，并 將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中，其中在進行玻璃組分稱量及混合操作以前，首先 對手套箱進行抽真空處理，得到的手套箱本體真空度不高于lxlO"Torr，邊箱真空度不高 于5xl(^Torr，氧氣在100ppb以下，和水分值1.47卯b以下，然后在上述手套箱中充入與 周圍大氣壓等同氣壓的氬氣。
歩驟2:將裝料的石墨坩堝在上述的手套箱中，放入小型高周波誘導加熱裝置(曰本 美和制作所，MU-1700C)，快速升溫至于90(TC，加熱保溫35分鐘，使原料熔融成液態(tài)， 然后冷卻得到玻璃樣品；
步驟3 :用鈦寶石飛秒激光器(美國理波公司，Spitfire PR0-F1KXP)，脈沖能量分別 為10nJ， 20nJ， 30nJ，波長800nm，通過一個顯微鏡物鏡(物鏡的NA二0.3，放大倍數(shù)10 倍)聚焦到上述鹵化物玻璃中，照射后，通過透射電鏡觀察，飛秒激光照射的焦點附近均 沒有出現(xiàn)分相。
用波長為457nm氬離子激光器(Coherent公司Innova 70c )對上述飛秒激光照射后 的鹵化物玻璃進行掃描，發(fā)現(xiàn)脈沖能量為10nJ， 20nJ飛秒激光束照射部分和沒有用飛秒激 光束照射的部分，采用日立F-7000光譜儀進行檢測均為3價Sm離子發(fā)光，說明脈沖能量 為10nJ， 20nJ的飛秒激光沒有改變玻璃基質(zhì)中Sm離子的價態(tài)；
脈沖能量為30aJ的飛秒激光束照射的鹵化物玻璃，照射部分的Sm離子顯示出2價 Sm離子發(fā)光，而沒有用飛秒激光束照射的氟化物玻璃基質(zhì)部分的Sm離子發(fā)出3價Sm離 子發(fā)光，說明脈沖能量為30nJ及以上的飛秒激光可將上述鹵化物玻璃基質(zhì)中Sm離子的價 態(tài)由3價改變?yōu)?價。
權利要求
1.一種稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)材料，它的組成及摩爾百分比含量如下AlF325～40mol％MF2 30～65mol％MX2 1～15mol％YF3 10～20mol％ReF30.1～1mol％其中，M表示二價堿土金屬離子Mg2+，Ba2+，Sr2+中的一種或幾種；X為Br-及Cl-中的一種或兩種；Re為三價稀土離子Sm3+，Tb3+，Eu3+及Ce3+離子中的一種或幾種；并按以下方法制備步驟1在手套箱中稱取熔制玻璃的組分，并將上述組分充分混合，置入石墨坩堝中；在進行操作以前，先對手套箱進行抽真空處理，然后通入氮氣或氬氣進行氣氛保護；步驟2上述的手套箱中，將裝料的石墨坩堝在高頻電爐中，快速升溫至800～1000℃保溫10～45分鐘，使原料熔融成液態(tài)，然后冷卻得到玻璃樣品；步驟3對玻璃樣品進行差熱分析得到其鹵化物的分相溫度，在此分相溫度正負20℃范圍內(nèi)對樣品進行分相化處理0.5～5小時，然后對其進行切割拋光，得到分相的鹵化物玻璃。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于三維光存儲的稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃基質(zhì)材料。其特征在于該玻璃的組成如下玻璃的組成范圍(摩爾百分比)為AlF₃25～40；MgF₂5～65；MX₂1～15；YF₃10～20；ReF₃0.1～1，M表示二價堿土金屬離子Mg²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺中的一種或幾種，X為Br^-及Cl^-中的一種或兩種；Re為三價稀土離子Sm³⁺，Tb³⁺，Eu³⁺及Ce³⁺離子中的一種或幾種。所述稀土摻雜的透明鹵化物分相玻璃中稀土離子Re通過飛秒激光作用改變價態(tài)的能量閾值在10nJ以下，更加利于飛秒激光進行信息刻寫。經(jīng)飛秒激光作用后，鹵化物分相中的稀土離子由于配位場的改變具有更好的發(fā)光強度。
文檔編號C03C3/32GK101318772SQ20081005869
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權日2008年7月18日
發(fā)明者宋志國, 遲光偉, 邱建備 申請人:昆明理工大學