[发明专利]一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土掺杂微晶玻璃，尤其是涉及一种稀土掺杂LiYF₄微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

LiYF₄晶体是一种CaWO₄结构的晶体，其空间群为I41/α，晶格常数为a＝0.51711nm，c＝1.07485nm.LiYF₄晶体比较适合用三价稀土离子替换Y³⁺掺杂，而没有电价不平衡的问题。从70年代开始，掺稀土元素的LiYF₄晶体，尤其是Nd³⁺:LiYF₄晶体，在激光领域得到了极大关注，从闪光灯泵浦到LD泵浦，均已得到了广泛的应用。近年来，掺Ho³⁺，Er³⁺，Tm³⁺等稀土元素的LiYF₄晶体，在人眼安全(eye-safe)激光器方面也引起人们的重视，而掺Ce³⁺的LiYF₄晶体，在紫外可调谐激光器方面的应用，也成为研究热点之一。

微晶玻璃是一种由基质玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，通过组分设计和热处理条件控制可使掺杂的稀土离子在微晶玻璃制备过程中优先沉积于微晶中，提供了类似晶体的局域环境，降低稀土离子的能量无辐射弛豫几率，从而提高其量子效率和发光效率。微晶玻璃兼有玻璃材料优良的成纤性能和晶体材料优良的量子效率的优点，另外还具有机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀和热稳定性能好等优越的综合性能，通过控制析出晶相和尺寸可以使微晶玻璃仍保持高度透明，已成为稀土离子掺杂基质材料的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微晶玻璃结构稳定且具有与稀土掺杂LiYF₄晶体相似的光谱特性以及良好的物理特性，生产周期短、成本低、易于批量生产的稀土离子掺杂LiYF₄微晶玻璃及其制备方法。

本发明的稀土离子掺杂LiYF₄微晶玻璃，其特征是它的组分及其摩尔百分比含量为：

SiO₂：30～45

Al₂O₃：16～32

Li₂O或Li₂CO₃：8～15

YF₃：6～15

LiF：6～15

ReF₃：0.1～8

其中ReF₃为YbF₃、ErF₃、TmF₃、HoF₃和NdF₃中的至少一种。

稀土离子掺杂LiYF₄微晶玻璃的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-YF₃-LiF-ReF₃系玻璃基体的熔制：

按权利要求1所说的摩尔百分比的配方称量各组分，将上述组分混合均匀，于1400～1500℃下熔化后，保温1～2小时，将玻璃熔体倒入模具内，然后进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时，再自然降温至室温，取出玻璃，用于微晶化热处理；

(2)LiYF₃微晶玻璃制备：

根据玻璃的热分析(DTA)测试数据，将制得的玻璃在其第一析晶峰附近热处理1～6小时，然后自然降至室温，得到稀土离子掺杂的LiYF₃微晶玻璃。