本發(fā)明屬于中紅外氟化物玻璃領(lǐng)域，具體涉及一種鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷玻璃。
背景技術(shù)：
：近年來，鉺摻雜的3μm輸出的固體激光器因在遙感、測(cè)距、環(huán)境檢測(cè)、生物工程和醫(yī)療以及用于新的中紅外波段激光的抽運(yùn)源等方面都具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值而引起了廣泛的關(guān)注。3μm激光輸出首先是通過鉺離子摻雜晶體獲得的。然而，大尺寸且性能優(yōu)異的單晶制備和加工困難，價(jià)格昂貴，而稀土離子摻雜的激光玻璃則制備工藝成熟，可獲得高光學(xué)均勻性的大尺寸產(chǎn)品，且稀土離子濃度和玻璃組分可在較大范圍內(nèi)調(diào)整，有利于改進(jìn)其激光性能。更為重要的是，玻璃便于加工，可以拉制成光纖，顯著增加表面積，提高散熱效率，同時(shí)改善激光的光束質(zhì)量。因此，開發(fā)可獲得3μm波段激光的摻鉺玻璃光纖材料具有重要的研究意義。氟化物玻璃因其紅外透過范圍寬，身子能量低以及羥基含量小而成為中紅外材料的首選。到目前為止，Er3+離子摻雜的氟化物ZBLAN玻璃光纖是唯一在3μm附近產(chǎn)生激光輸出的基質(zhì)材料。1988年，Pollack首次報(bào)道了Er3+離子摻雜的ZBLAN氟化物光纖，由于Er3+:4I11/2→4I13/2躍遷，獲得中心波長在2.78μm，輸出能量為75J的激光輸出。2008年，Zhu等在ZBLAN氟化物光纖中獲得W級(jí)激光輸出，之后相繼獲得近10W的激光輸出。此后，2015年Fortin等在氟化物全光纖中實(shí)現(xiàn)了30W的激光輸出。但是，從2010年研究者們就提出ZBLAN玻璃較差的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且容易出現(xiàn)不均勻區(qū)和析晶現(xiàn)象，使玻璃的散射損耗大大增加，這將限制它在3μm輸出上的功率提高及應(yīng)用。氟鋁酸鹽玻璃具有低折射率（1.4~1.5）和低色散性，具有低的非線性折射率和紫外到紅外的高光學(xué)透明度；并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度高、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度高。在氟鋁酸鹽中加入磷酸鹽可改善玻璃的抗失透能力，同時(shí)降低玻璃中的羥基含量。氯離子的引入因F-Cl在玻璃中的配位場的對(duì)稱性的不同可改變玻璃的性質(zhì)，氯化物具有比氟化物更低的聲子能量，因此可提高熒光發(fā)射效率。因此,氟氯磷玻璃是一種潛在的中紅外3μm激光玻璃光纖材料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷酸鹽玻璃，改善氟化物玻璃的物化及機(jī)械性能，并提高稀土離子在玻璃中的熒光效率。在980nm波長的激光二極管泵浦下能獲得較強(qiáng)的3mm熒光，為3mm波段激光器提供一種合適的基質(zhì)材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明鉺摻雜氟鹵磷酸鹽玻璃的各組分按摩爾百分含量計(jì)，分別如下：AlF325~50YF310~20CaF210~20BaF25~12SrF25~12MgF25~12P5+2~5XCl20～5ErF31~10其中，X為Ba、Ca、Sr、Mg中的一種或任幾種的組合。P5+以Al(PO3)3、Al(H2PO4)3中的一種或兩種的組合。上述鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷玻璃的制備方法，包括下列步驟：①選定所述的玻璃組成及其摩爾百分比，計(jì)算出相應(yīng)的各玻璃組成的重量，準(zhǔn)確稱取各原料，混合均勻形成混合料；②將混合料放入剛玉坩堝中于900～1000℃的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清10～15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；③將玻璃迅速移入到已升溫至低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）10℃的馬弗爐中，保溫3～4小時(shí)，再以10℃/小時(shí)的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過在鉺摻雜中紅外發(fā)光氟鋁酸鹽玻璃中引入磷酸鹽及鹵化物，獲得透明光學(xué)質(zhì)量較好的氟氯磷酸鹽玻璃。其在中紅外2.8mm附近紅外透過率保持較高水平，在980nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得明顯增強(qiáng)的中紅外2.8mm熒光發(fā)射，適用于中紅外3mm激光玻璃與光纖材料的制備及應(yīng)用。附圖說明圖1為所制備的氟氯磷酸鹽玻璃的XRD圖圖2為所制備的氟氯磷酸鹽玻璃的差熱曲線圖圖3為Er3+摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷酸鹽玻璃在980nm波長的激光二極管泵浦下的熒光光譜。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明中氟氯磷酸鹽玻璃的4個(gè)具體實(shí)施案例的玻璃成分如表1所示：組分AlF3YF3CaF2BaF2SrF2MgF2Al(PO3)3BaCl2ErF3透明度1#251720111111501透明2#251720101111511透明3#25172081111531透明4#25172061111551不透明表1：具體4個(gè)案例的玻璃配方實(shí)施例1：按照表1中1-3#玻璃組成的摩爾百分比，計(jì)算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時(shí)，再以10℃/小時(shí)的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對(duì)該玻璃的測(cè)試結(jié)果如下：取退火后的少許樣品，用瑪瑙研缽磨成細(xì)粉末狀，進(jìn)行XRD分析，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玻璃無明顯晶相，成玻璃性能良好，該基質(zhì)材料適合作為3μm中紅外激光玻璃以及光纖材料。實(shí)施例2:按照表1中1#玻璃組成的摩爾百分比，計(jì)算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時(shí)，再以10℃/小時(shí)的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對(duì)該玻璃的測(cè)試結(jié)果如下：取退火后的少許樣品，用瑪瑙研缽磨成細(xì)粉末狀，進(jìn)行差熱分析，如圖2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玻璃樣品有較好的抗析晶性能，可作為3μm中紅外激光玻璃以及光纖材料。實(shí)施例3:按照表1中2#玻璃組成的摩爾百分比，計(jì)算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時(shí)，再以10℃/小時(shí)的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對(duì)該玻璃的測(cè)試結(jié)果如下：把退火后的樣品加工成10×20×1.0mm的玻璃片并拋光，在980nm波長的激光二極管泵浦下測(cè)試其熒光光譜，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)表明，玻璃透明，無析晶。在980nm波長的激光二極管泵浦下均可以獲得明顯的中紅外2.8μm熒光，當(dāng)BaCl2的含量為3mol%時(shí)，可以獲得最強(qiáng)的熒光。適用于中紅外3μm激光玻璃與光纖材料的制備及應(yīng)用。當(dāng)前第1頁1 2 3