[发明专利]2μm低磷含量氟磷酸盐激光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷酸盐激光玻璃，特别是一种2μm低磷含量氟磷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输出的固体激光器因其广泛用途，引起了人们的关注。由于2μm激光与水的1.93μm吸收峰很近，对生物组织的吸收穿透深度浅，是一种理想的医用激光器；另外，2μm激光具有大气消光比低、对人眼安全等特点，可用于相干多普勒测风雷达等远程探测系统；再者，2μm激光器是获得3～5μm光学参量振荡器的最适宜的抽运源，决定了它在军事上的作用。因此无论在军用还是民用，2μm激光器的研制都具有迫切的需求和重要的意义。

2μm输出首先通过钬(Ho)掺杂晶体获得的。1865年，美国Johnson首次报道了在掺Ho³⁺的YGA晶体中获得2.09μm的输出。目前国外对通过稀土掺杂晶体获得2μm输出的研究很多，而Ho:YGA激光器已经应用于临床医用。但是大尺寸晶体难以制备、稀土掺杂浓度小等缺点，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。1998年，英国南安普顿大学首次在Tm³⁺掺杂的石英光纤中获得了2μm输出；同年，日本NEC公司实现了Ho³⁺:ZBLAN光纤的2μm输出；2003年，法国雷恩大学激发Tm³⁺掺杂的ZBLAN氟化物玻璃，获得了1.8μm的输出。然而石英玻璃基质的声子能量高、稀土离子在石英玻璃中的荧光寿命短，难以实现窄脉宽调Q脉冲输出；而尽管氟化物玻璃的声子能量低，但是它的化学稳定性和机械强度较差以及苛刻的制备条件也限制了它在2μm输出上的应用。

氟磷酸盐玻璃是一种较为理想的基质材料，它综合了氟化物玻璃和磷酸盐玻璃的优点，玻璃成分较大范围的可调性带来了一系列光学性质的可调性，较低的非线性折射率和较高的受激发射截面使其有望成为高功率激光器用激光玻璃，同时它具有较宽的荧光线宽和较高的稀土离子溶解度。另外在制备工艺上，它比氟化物玻璃更容易制备，工艺更加成熟，这为高质量、低损耗光纤的拉制提供了保障。但是，目前国内外对实现2μm发光的氟磷酸盐玻璃的研究还很少见诸报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种2μm低磷含量的氟磷酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃具有优良的热稳定性，在980nm或者800nm波长的激光二极管泵浦下能获得很强的2μm荧光。

本发明具体的技术解决方案如下：

一种2μm低磷含量氟磷酸盐激光玻璃，它的摩尔百分比组成为：

组成                                        mol％

Al(PO₃)₃                                    3～6％，

AlF₃                                        30～35％，

MgF₂                                        9～12％，

CaF₂                                        14～18％，

SrF₂                                        5～8％，

BaF₂                                        9～14％，

NaF                                         8～11％，

LaF₃                                        0～6％，

RF₃，其中R为稀土元素镱Yb，铒Er，铥Tm，钬Ho，4～10％，

该玻璃的稀土离子掺杂方式有：Tm单掺、Yb-Tm双掺、Er-Tm双掺、Yb-Ho双掺、Er-Ho双掺、Tm-Ho双掺、Yb-Tm-Ho三掺、Er-Tm-Ho三掺、Yb-Er-Tm三掺或Yb-Er-Ho三掺。

本发明2μm低磷含量氟磷酸盐激光玻璃的制备方法如下：