[发明专利]一种掺钐、铈的红外吸收低膨胀铝硼酸盐玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺钐、铈的红外吸收低膨胀铝硼酸盐玻璃，以摩尔百分含量计，包括以下组分：B₂O₃：20～70mol％，Al₂O₃：10～25mol％，BaO：10～25mol％,SiO₂：0～40mol％，ZnO：0～15mol％，La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃+Nb₂O₅:0～15％，CeO₂：0～3mol％，Sm₂O₃：1～5mol％，TiO₂：0～10mol％，ZrO₂：0～5mol％；Li₂O、Na₂O、K₂O：0‑5mol％，MgO、CaO、SrO：0‑10mol％。掺钐、铈的红外吸收低膨胀铝硼酸盐玻璃，其25～100℃范围内线膨胀系数小于5.5×10‑6，具有优量的抗热冲击性能。

技术领域

本发明属于无机非金属类光电信息与功能材料技术领域，具体涉及一种低膨胀的铝硼酸盐玻璃及其制备方法

背景技术

重频高能量激光器在激光武器、激光测距、激光清洗、激光冲击强化、激光焊接领域都有着广泛的应用需求。现有的用于重频高能量激光器中的增益介质主要有Nd:YAG晶体和掺钕激光玻璃。

目前，在高能量激光器装置中，氙灯仍然是广泛使用于泵浦光源，其主要输出光谱范围为400-1000nm，而钕离子的主要吸收峰为350nm，530nm，580nm，750nm，800nm和870nm左右，氙灯所产生的光谱是连续光谱，除了能被钕离子吸收用于泵浦的波段外，其余波段的光能大多被激光工作物质、泵浦腔、冷却液等吸收；实验表明，即使在冷却介质的冷却条件下，当激光器在一定重复频率下工作时，激光工作物质Nd:YAG晶体和掺钕激光玻璃所吸收的非工作波段的光能会导致增益介质的温度急剧升高，进而导致激光效率急剧下降，出现热畸变等不良效应，严重时还会导致激光工作物质被破坏。因此，减少无用光能对激光工作物质的干扰是氙灯泵浦激光器的关键技术之一。

另外，由于Nd3+:YAG晶体和掺钕激光玻璃的高受激发射截面在大尺寸下，会形成寄生震荡，进而影响激光效率，所以，也需要在增益介质侧面使用对激光波长具有吸收作用的材料来抑制寄生震荡。

适用的滤光管需要具备以下特点：对泵浦光吸收小，对非泵浦光吸收大，对产生的激光吸收大，以降低寄生震荡。耐热好，强度高。

在Nd³⁺:YAG晶体激光腔中，国外目前用的是肖特和美国kigre公司的掺钐隔离管，但该玻璃采用的为常规锂硅酸盐玻璃，线膨胀系数大于10×10^-6，在高重频、大能量泵浦下会产生滤光管的炸裂。国内上海光机所何冬兵等人在专利201610393342.3中提出了微晶玻璃解决方案，但微晶玻璃熔化温度高，难于获得内部缺陷少的高质量玻璃，而在高能量的灯泵激光器中，玻璃中的缺陷是致命的。另外，透明微晶玻璃由于晶粒尺寸在亚微米级，存在一定的散射效应，透过率一般低于非微晶的光学玻璃，不利于泵浦光的有效利用。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种掺钐、铈的红外吸收低膨胀铝硼酸盐玻璃，实现了对近紫外350nm以下截止、对氙灯光谱900-1600nm范围的吸收、对红外2.5μm以上大量吸收、对红外3.5μm以上的截止，以达到减少无用光照射激光工作物质而导致激光工作物质工作效率低的目的，通过设计本发明的玻璃的组份以及其制备工艺，降低玻璃的膨胀系数，同时玻璃的熔炼温度相对较低，便于生产加工。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种掺钐、铈的红外吸收低膨胀铝硼酸盐玻璃，以摩尔百分含量计，包括以下组分：