[发明专利]2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃及其制备方法无效
申请号: | 201310103599.7 | 申请日: | 2013-03-27 |
公开(公告)号: | CN103159404A | 公开(公告)日: | 2013-06-19 |
发明(设计)人: | 王欣;胡丽丽;李文涛;李科峰;张磊;李志兰 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
主分类号: | C03C3/062 | 分类号: | C03C3/062;C03C3/095;C03C4/00 |
代理公司: | 上海新天专利代理有限公司 31213 | 代理人: | 张泽纯 |
地址: | 201800 上海*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 输出 无硼无碱 硅酸盐 激光 玻璃 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及硅酸盐玻璃,特别是一种2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃及其制备方法。
背景技术
近年来,稀土掺杂的2μm输出的固体激光器和光纤激光器因其广泛的应用价值,引起了人们的关注。由于水分子在2μm处有很强的吸收,故2μm激光对生物组织的吸收穿透深度浅,是一种理想的医用工具;另外;2μm激光具有大气消光比低,对人眼安全等优点,可用于激光雷达和大气探测系统;再者,2μm激光可以作为3-5μm波段光学参量振荡器和放大器的理想抽运源,决定了它在军事上的应用。因此无论是在军事还是民用,2μm激光器和激光材料的研制都有迫切的需求和广泛的应用价值。
硅酸盐作为玻璃基质具有物化性能稳定,光学性能良好以及对稀土离子溶解度高等优点。稀土掺杂硅酸盐激光玻璃以Si的化合物作为玻璃网络形成体,在玻璃基质中加入碱金属和碱土金属等作为玻璃修饰体,部分玻璃基质中还会加入B2O3和Al2O3等中间体。玻璃修饰体的加入能够提供非桥氧,使得玻璃结构更加开放,有利于稀土离子的掺杂,同时又能改善玻璃的熔制条件。玻璃中间体的加入也能提高稀土离子的掺杂浓度,另外还可以改善玻璃的热稳定性。对于稀土掺杂硅酸盐激光玻璃的2μm输出来说,加入碱金属会使得玻璃的发射截面和发光强度降低。B2O3的引入会使得玻璃中存在化学键的高频振动(如B-O-B的伸缩振动)从而使得玻璃基质的最大声子能量变大,增加了用于2μm发光的稀土离子两能级间的多声子弛豫几率,降低荧光寿命和荧光强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃及其制备方法,该玻璃具有优良的热稳定性,在800nm波长的激光二极管泵浦下有很强的2μm荧光。
本发明的技术解决方案如下:
一种2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃,其特征在于它的摩尔百分比浓度组成为:
所述的稀土掺杂方式有Tm单掺、Ho单掺和Tm-Ho双掺。
本发明2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃的具体制备过程如下:
1)配料:选定并按照上述的玻璃组成的摩尔百分比,计算出相应各组成的重量百分比,称取原料并混合均匀装入坩埚;上述物质的原料为分析纯,可以是氧化物,也可以是碳酸盐、硝酸盐和氢氧化物等;
2)熔融:将坩埚置于1400~1500℃的熔炉中,熔融0.5~2小时,经均化和澄清后得到玻璃液;在熔融过程中需要同氧气来去除玻璃中的羟基;
3)浇注;将玻璃液浇注到预热的模具当中,得到玻璃的初品;
4)退火;将浇注出来的玻璃放入预热至玻璃态转变温度Tg的马弗炉中保温2小时,然后以10~40℃/h的速度降温至室温,完全冷却后得到玻璃成品。
本发明2μm输出无硼无碱硅酸盐激光玻璃具有玻璃透明、无析晶、热稳定性好等优点,同时由于玻璃中不含有对2μm发光不利的碱金属和硼等元素,该玻璃在800nm激光二极管泵浦下可以获得很强的2μm荧光,可应用于输出2μm波段激光的中红外激光器当中。
附图说明
图1为本发明无硼无碱硅酸盐激光玻璃实施例1#的差热曲线。
图2为本发明无硼无碱硅酸盐激光玻璃实施例1#在800nm激光二极管泵浦下的荧光光谱。
图3为本发明无硼无碱硅酸盐激光玻璃实施例2#在800nm激光二极管泵浦下的荧光光谱。
图4为本发明无硼无碱硅酸盐激光玻璃实施例3#在800nm激光二极管泵浦下的荧光光谱。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明做进一步详细阐述,但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明无硼无碱硅酸盐激光玻璃的8个具体实施例,如表1所示:
表1:具体8个实施例的玻璃配方
实施例1#
组成如表1中1#所示,具体制备过程如下:
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