[发明专利]高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃，特别是一种高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃。

背景技术

铒离子2.7μm激光输出首先是通过铒离子掺杂晶体获得的。近年来，对于铒离子掺杂的2.7μm输出的固体激光器因其在医疗外科、遥感探测、生物工程及军事领域的重要应用引起了研究者的关注。1967年在LiYF4晶体中首次报道了3μm的脉冲和连续激光输出。1988年，Pollack首次报道了铒离子掺杂的ZBLAN氟化物光纤，由于Er³⁺:⁴I_11/2→⁴I_13/2跃迁，获得中心波长在2.78μm，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瓦及在液冷条件下获得24瓦的激光输出。但是由于晶体大尺寸难以制备、稀土离子掺杂浓度小和ZBLAN玻璃的热稳定性和化学稳定性较差，限制了它们在3μm输出上的应用。

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。这些性质为重金属氧化物玻璃作为铒离子中红外2.7μm发光的实现提供了保障。碲钨酸盐玻璃具有上述重金属氧化物玻璃的特征，并已实现2μm的激光输出，但是国内外目前对实现铒离子单掺中红外2.7μm发光的碲钨酸盐玻璃的研究还未诸报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃，该玻璃具有优良的热稳定性，较好的红外透过性能，在980nm波长的激光二极管泵浦下能获得很强的中红外2.7μm荧光。

本发明具体的技术解决方案如下：

一种高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃，其特点在于该玻璃的摩尔百分比组成为：

组成          mol％

TeO₂          58～70，

WO₃           15～25，

La₂O₃         0～15，

LaF₃          0～15，

Er₂O₃         2～4。

上述的高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的制备方法，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，混合均匀形成混合料；

②将混合料放入刚玉坩埚中于1200～1250℃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（T_g）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/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：

本发明高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃，通过碲钨酸盐玻璃中引入稀土离子铒离子，可以获得很强的中红外2.7μm发光，玻璃中稀土离子掺杂浓度高，在中红外2.7μm附近红外透过率高，物理化学性质优良，稳定性参数ΔT≥180℃。在980nm波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的2.7μm荧光发射，适用于中红外2.7μm激光玻璃与光纤材料的制备及应用。

附图说明

图1为实施例1^#所获得的高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的差热曲线。

图2为实施例1^#所获得的高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的红外透过谱。

图3为实施例1^#所获得的高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的在980nm波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱。

图4为实施例1^#到3^#所获得的高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的在980nm波长的激光二极管泵浦下不同铒离子掺杂浓度条件下的荧光光谱对比图。

具体实施方式

本发明高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃的9个具体实施例的玻璃成分如表1所示：