专利名称：中红外2.7μm发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中红外2. 7μπι发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃。
背景技术：
铒离子掺杂的2. 7 μ m输出的固体激光器因其波长与水的吸收峰十分接近，近年来日益引起人们的关注，其在医疗外科手术、光通信、环境污染检测及人眼安全激光雷达技术等领域具有重要的应用。铒离子是通过％1/2 — 4I1372跃迁实现近2. 7 μ m的荧光发射， 但是由于下能级％3/2的寿命要比上能级％1/2的寿命长，因此不能得到有效的近3 μ m波长的荧光发射，通常通过引入其它稀土离子来降低Er3+离子的下能级寿命，从而得到有效的2. 7 μ m的荧光发射。钕离子因其能级丰富，且与铒离子4113/2能级相接近能级丰富，有利于下能级4113/2上粒子能量转移，从而获得增强的2. 7 μ m发光(参见在先技术H. Zhong, B.Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, 2. 7umemission of Nd3+, Er3+Codoped telluriteglass, J. App1. Phys. 2009, 106 (8), 083114-3)。铒离子作为2. 7μπι区域各种不同基质中激光的激活离子而得到了大量的研究。1967年在LiYF4晶体中首次报道了 3 μ m的脉冲和连续激光输出。1988年，Pollack首次报道了 Er掺杂的ZBLAN氟化物光纤中获得中心波长在2. 78 μ m，输出能量为75J的激光输出。2008年，Zhu等在ZBLAN氟化物光纤中获得瓦级激光输出，之后研究者们相继获得近10瓦和在液冷条件下获得24瓦的激光输出。但是由于晶体难以制备大尺寸及稀土离子掺杂浓度低和ZBLAN玻璃的热稳定性和化学稳定性较差，限制了它们在2. 7 μ m输出的应用。重金属氧化物玻璃，如锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铋酸盐玻璃，具有较低的声子能量，同时稀土离子溶解度高，折射率高，转变温度较高，且具有较好的红外透过性能。尤其是碲酸盐玻璃中掺入氟化物，简化熔制过程的同时提高其红外透过性能，为其作为铒离子2. 7 μ m发光的实现提供了保障。目前国内外对实现中红外2. 7 μ m发光碲氟化物玻璃的研究还未报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种中红外2. 7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，该玻璃具有优良的热稳定性，较好的红外透过性能，在808nm波长的激光二极管泵浦下能获得很强的中红外2. 7 μ m荧光。本发明具体的技术解决方案如下一种中红外2. 7μπι发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，其特点在于它的摩尔百分比组成为组成mol%
TeO255 65，
GeO210-20,
ZnOO.、.-20,
Na2O0-5,
ZnF2O'-20.
NaF0-5,
RE2Oi0.5 I,RE为稀土元素Er和Nd。上述的中红外2. 7μπι发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的制备方法，包括下列步骤①选定所述的玻璃组成及其摩尔百分比，计算出相应的各玻璃组成的重量，准确称取各原料，混合均勻形成混合料；②将混合料放入刚玉坩埚中于1050 1150°C的硅碳棒电炉中熔化，熔化时间为15 20分钟；③待混合料完全熔化后澄清10 15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；④将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度(Tg) 10°C的马弗炉中，保温8 12小时，再以10°C /小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。本发明的技术效果如下本发明中红外2. 7μπι发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，通过向铒钕离子共掺杂碲酸盐玻璃中引入氟离子获得中红外2. 7μπι发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，可以获得增强的中红外2. 7μπι发光，玻璃透明，无析晶，在中红外2. 7μπι附近红外透过率高，物理化学性质优良，稳定性参数ΛΤ3 140°C。在808nm波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的中红外2. 7 μ m荧光，适用于中红外2. 7 μ m激光玻璃与光纤材料的制备及应用。
图1为实施例1#所获得的中红外2.7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的差热曲线。图2为实施例1#所获得的中红外2.7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的红外透过谱。图3为实施例1#所获得的中红外2.7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的在808nm波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱。图4为实施例1#与实施例2所获得的中红外2. 7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃氟离子引入前后的在808nm波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱对比图。
具体实施例方式本发明中红外2. 7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的6个具体实施例的玻璃成分如表I所示表1:具体6个实施例的玻璃配方
权利要求
1. 一种中红外分比组成为RE为稀土元素.2.7 μ m发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，其特征在于它的摩尔百组成mo I %TeO255 65，GeO]10 20，ZnOO 20，Na20O 5，ZnF2O 20，NaFO 5，RE2O30.5 — 1,Er 和 Nd。
全文摘要
一种中红外2.7μm发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃，该玻璃的摩尔百分比组成范围为TeO2:55～65%，GeO2:10～20%，ZnO:0～20%，Na2O:0～5%，ZnF20～20%，NaF:0～5%，RE2O30.5～1%(RE为稀土元素Er和Nd)。采用刚玉坩埚和硅碳棒电炉熔融方法制备。本发明玻璃透明且不易析晶，在2708nm附近红外透过率高，物理化学性质优良，稳定性参数ΔT≥140℃。在808nm波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的中红外2.7μm荧光，适用于中红外2.7μm发光的铒离子掺杂的特种玻璃及光纤材料的制备及应用。
文档编号C03C4/12GK103011593SQ20131001683
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者郭艳艳, 张军杰, 彭雅佩, 李明, 张丽艳, 胡丽丽 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所