[发明专利]近红外发光的铋掺杂氯代五硼酸钡晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料研究领域，具体是一种近红外发光的铋掺杂氯代五硼酸钡晶体及其制备方法。

背景技术

近红外波段激光光源在军事、医疗、光通信、材料加工、精密测量、天文观测、环境监测等领域有着极为重要的应用。例如，镱离子可发射1微米附近的宽带荧光，将镱离子引入到玻璃光纤中，利用其高增益性，目前可得到50千瓦波长为～1030nm的光纤激光输出，镱光纤激光在金属切割，焊接等方面已呈现取代CO₂激光的趋势，近年来光纤激光得到迅猛的发展。如，掺铒光纤放大器及激光器是光通信领域必不可少的光学器件。如1178nm的激光经倍频后可产生589nm的激光，利用589nm的黄色激光在天空95公里左右可制造钠激光引导星，提高天文望远镜的空间分辨率。再如1092nm激光，是Sr+原子钟必不可少的²D_3/2能级排空光源，它可以将²D_3/2能级上的电子激发到²P_1/2，排空²D_3/2能级，²P_1/2能级电子驰豫到“钟跃迁”上能级²D_5/2。再如将940nm的激光经过简单的倍频技术就可以获得蓝光。目前近红外激光的获得除基于半导体材料发光外，主要是基于稀土离子发光。由于发光原理的限制，目前没有一种基于稀土离子掺杂的材料可以产生同时覆盖1-1.5微米光谱区的超宽带荧光，并且在一些波长如1178nm稀土离子不能产生发光。

近年来一类铋掺杂激光玻璃引起了人们的注意，这是因为它具有1-1.6微米的宽带发光，有望用于开发新波段激光光源。2004年，彭明营等人发明了铋掺杂锗基玻璃(授权中国发明专利ZL200410054216.2)，具有1-1.6微米的宽带发光。2005年，彭明营等人发明了铋团簇掺杂硅基玻璃(授权中国发明专利ZL 200510024483)，具有1-1.6微米的宽带发光，同年邱建荣等人发明了铋掺杂系列晶体(授权中国发明专利ZL 200510023597)，具有1-1.6微米的宽带发光。这些晶体包括Ca₂Y₈(SiO₄)₆O₂，a-BaB₂O₄，SrB₄O₇，CaY₂Mg₂Ge₃O₁₂，SrAl₂O₄，SrBPO₅，Ba₂NaNb₂O₁₅，Gd₂Ga₅O₁₂，SrMoO₄。2005年俄罗斯科学院Dianov等人利用掺铋玻璃光纤实现了1150-1300nm光谱区间宽带可调谐激光输出(Quantum Electron.，2005，35，1083-1084.)，从而促进了铋掺杂材料与器件的发展。2008年苏良碧等人申请了铋掺杂a-BaB₂O₄的专利(中国发明专利ZL 200810200910.9)。2008年与2009年，徐军等人发明了铋掺杂卤化物晶体CaF₂，SrF₂，BaF₂，KCl，Csl，KPb₂Cl₅及RbPb₂Cl₅(中国发明专利ZL200910151679.3，200810202284.7)，具有1-1.6微米的宽带发光。2009年邱建备等人发明了铋掺杂磷硅酸基玻璃(中国发明专利ZL 200910094186.0)，具有类似的发光。2010年，彭明营等人在铋掺杂Ba₂P₂O₇中观察到近红外宽带发光(Opt.Express，2010，18，12852-12863)。总体而言，有关可近红外发光的铋掺杂晶体的报道较少，目前尚没有铋掺杂氯代五硼酸钡晶体的报道。

发明内容

为了克服现有稀土掺杂材料荧光带宽不足，本发明的目的在于提供一种铋掺杂氯代五硼酸钡晶体，具有近红外超宽带发光特性。