[发明专利]铒离子掺杂中红外发光氟碲酸盐玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及发光玻璃，特别是一种铒离子掺杂中红外发光的氟碲酸盐玻璃。

背景技术

近年来，对于铒离子掺杂的3μm输出的固体激光器因其波长与水的吸收峰十分接近，引起了人们的关注。铒掺杂的3μm输出的固体激光器在遥感、测距、环境检测、生物工程和医疗以及用于新的中红外波段激光的抽运源方面都具有十分重要的应用价值。3μm激光输出首先是通过铒离子掺杂晶体获得的。1967年在LiYF4晶体中首次报道了3μm的脉冲和连续激光输出。1980年Bagdasarov报道了在Er掺杂的钇铝石榴石(YAG)晶体中获得3μm波段的100mJ激光输出。目前国内外对通过稀土掺杂晶体获得3μm输出的研究很多，但是晶体因大尺寸难以制备、稀土掺杂浓度小等缺点而限制了它的应用。而稀土掺杂的玻璃光纤能很好地避免晶体的这些缺点。1988年，Pollack首次报道了Er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，之后相继获得近10瓦的激光输出。此后，2009年Tokita等在ZBLAN中在液冷条件下获得24瓦激光输出。但是由于ZBLAN玻璃的热稳定性和化学稳定性较差，限制了它在3μm输出上的功率提高及应用。

氟化物玻璃中掺入重金属氧化物，如TeO₂，ZrO₂，GeO₂、Ga₂O₃或Bi₂O₃，在不明显影响声子能量的同时提高热学及稳定性及化学稳定性。这为高质量、环境适应性好的光纤的拉制提供了保障。并且少量重金属氧化物的引入，有利于铒离子的发光，更有利于高功率激光的获得。但是，目前国内外并未有关于氟化物中重金属氧化物引入对实现中红外2.7μm发光增强方面的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种铒离子掺杂中红外发光的氟碲酸盐玻璃，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：

一种铒离子掺杂中红外发光的氟碲酸盐玻璃，其特点在于该玻璃的摩尔百分比组成为：

组成            mol％

ZrF₄          43～53，

CaF₂          18～22，

YF₃           3～5，

AlF₃          2～4，

NaF           17～22，

ZrO₂          0～5，

TeO₂          0～5，

GeO₂          0～5，

Ga₂O₃         0～5，

Bi₂O₃         0～5，

ErF₃          2～8。

上述铒离子掺杂中红外发光的氟碲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将混合料放入铂金坩埚中于800～850℃的硅碳棒电炉中熔化，熔化过程中通入氮气作为保护气氛，完全熔化后澄清10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；

③将玻璃迅速移入到已升温至玻璃转变温度（T_g）以下10℃的马弗炉中，保温3～4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：