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(xué)性能好，析晶溫度和轉(zhuǎn)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(zhì)玻璃和其他紅外用途的光學(xué)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(shù)領(lǐng)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(shù)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(yīng)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(guān)注。
[0003] 目前國內(nèi)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(yīng)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(zhì)，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(fù)雜、價格昂貴、熱穩(wěn)定性和化學(xué)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(yīng)用。而其他氧化物玻璃具有較高的聲子 能量，導(dǎo)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(zhì)。
[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(zhuǎn)變溫度高，較好的紅外透過性能，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好。這些性質(zhì)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(nèi)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(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)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(xué)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(shù)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(quán)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(quán)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(yīng)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(yù)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(nèi)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(quán)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(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所