[发明专利]一种掺铥锗酸盐激光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种玻璃，具体涉及一种掺铥锗酸盐激光玻璃及其制备方法。

背景技术

掺铥锗酸盐激光玻璃以Tm³⁺为发光中心，Tm³⁺离子之间由于存在着很强的能量交叉驰豫效应(³H₆，³H₄→³F₄，³F₄)，在受到光激发时量子效率可达200％；锗酸盐作为玻璃基质具有较低声子能量900cm^-1，可以有效抑制Tm³⁺的无辐射过程，大幅度提高Tm³⁺在玻璃中的发光效率；另外，锗酸盐作为玻璃基质还具有物化性能稳定和光学性能良好以及对稀土离子溶解性高的兼容特点；因此该激光玻璃在人眼安全的激光雷达、遥感、测距得到广泛的应用，也能应用于环境检测、生物工程和医疗等领域。

在掺铥锗酸盐激光玻璃的玻璃基质以Ge的化合物作为玻璃网络形成剂，在玻璃基质中加入碱金属和碱土金属的氧化物作为玻璃修饰剂，掺杂的Tm作为发光物质，掺铥锗酸盐激光玻璃的荧光强度一般与其Tm³⁺离子的浓度有密切关系。玻璃修饰剂具有提供非桥氧的作用，使玻璃的结构更加开放，有利于掺杂较多的Tm³⁺离子，为了在锗酸盐玻璃中提高Tm³⁺离子浓度，就要掺入一定量的玻璃修饰剂；但是目前的掺铥锗酸盐玻璃，掺入过多的修饰剂会导致玻璃的物化性能改变，使得玻璃变脆、分相、失透和易氧化等，也使玻璃的热稳定性降低；并且掺杂的Tm³⁺离子在较低浓度时即容易产生浓度猝灭效应。如中国专利名称为一种掺铥氧氯铋锗酸盐玻璃及其制备方法，专利号为200410093207.4，的发明专利，该专利用GeO₂作为玻璃网络形成剂；用以下30％BI₂O₃、1％YB₂O₃以及铅作为玻璃修饰剂，掺杂的Tm₂O₃只有0.01％，其热稳定参数ΔT的最大值也只有155℃。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种具有掺杂较高浓度的Tm₂O₃而不会发生浓度猝灭效应，并且玻璃的物化性能稳定和玻璃的热稳定性较高的掺铥锗酸盐激光玻璃。

本发明还提供了该激光玻璃的制备方法，能得到具有稳定的玻璃物化性能和较高的热稳定性参数，还具有良好的～2μm中红外激光发射特性和较强的荧光强度，掺杂较高浓度的Tm₂O₃的掺铥锗酸盐激光玻璃。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种掺铥锗酸盐激光玻璃，由下述摩尔百分比浓度的组分组成：

GeO₂                  45～85mol％

Ga₂O₃                 3～25mol％

Li₂O                  5～20mol％

BaO或CaO              5～25mol％

La₂O₃                 0.5～8mol％

Tm₂O₃                 0.2～6.0mol％。

Ga₂O₃作为另外的玻璃网络形成剂不但能与原有的玻璃网络形成剂GeO₂共融形成玻璃网络体系，并且Ga₂O₃的结构与Tm₂O₃的结构相近，使得Tm₂O₃能很容易地熔入到玻璃网络体系中，因此可以掺杂较多的Tm₂O₃，在Tm₂O₃的浓度达到2.0mol％也不会发生浓度猝灭效应，并且得到的掺铥锗酸盐激光玻璃的物化性能稳定，不会导致玻璃变脆、分相、失透和易氧化等现象，玻璃的热稳定性较高，热稳定性参数不低于220℃。