[发明专利]2μm发光掺稀土离子锗酸盐激光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锗酸盐玻璃，特别是一种2μm发光掺稀土离子锗酸盐激光玻璃及其制备方法。

背景技术

对于波长为2μm的中红外激光，在医疗外科手术、光通讯、气体监测、环境污染检测分析及人眼安全激光雷达等领域以及用于新的中红外波段激光的抽运源都具有十分重要的应用价值。Tm³⁺和Ho³⁺已作为2μm区域各种不同基质中激光的激活离子而得到了大量的研究。掺杂Tm³⁺和Ho³⁺离子的光纤激光器是作为紧凑高效的全固态激光源的强有力的候选者。

随着大功率半导体激光器和包层泵浦方式的采用，掺铥光纤激光器的性能也得到了很大的改进(参见在先技术：Jianfeng Wu，Zhidong Yao，Jie Zong et al.Highlyefficient high-power thulium doped germinate glass fiber laser，Opt.Lett.，2007，32(6)：638-640.)。另外一种引人关注的稀土离子是Ho³⁺，在医疗激光器和激光雷达领域有非常独特的优势。对Ho³⁺而言由于亚稳态寿命很长，适于制作脉冲激光器。Ho³⁺掺杂光纤激光器存在的主要问题则是缺少有效的泵浦源。为了更好的提高Ho³⁺2μm的激光性能，一般采用共掺敏化离子的方式提高其发光性能。最为常见的一种敏化方式是通过Tm³⁺敏化Ho³⁺实现2μm发光(参见在先技术：董淑福，陈国夫，王贤华等.“Tm³⁺:Ho³⁺共掺石英光纤激光器的实验研究”，光子学报，2004，33(2)：129-132.)。为了进一步拓展利用商品化的激光泵浦源，研究人员也尝试采用Yb/Tm/Ho三掺杂方式来实现2μm发光，并取得了许多有益结果(参见在先技术：Bo Peng，TetsuroIzumitani.Optical properties，fluorescence mechanisms and energy transfer in Tm³⁺，Ho³⁺and Tm³⁺-Ho³⁺doped near-infrared laser glasses，sensitized by Yb³⁺，Opt.Mater.，1995，4：797-810.)。

在石英基质中稀土离子的无辐射跃迁会制约激光效率，因此研究具有低声子能量的玻璃基质的发光性质具有重要意义。锗酸盐玻璃具有相对较低的声子能量，且成玻璃性能好，适宜于制备光纤预制棒并拉制光纤。传统的锗酸盐玻璃组分均是氧化物构成，通过以氟化物的形式引入网络外离子以及稀土离子可以在一定程度上起到减少玻璃内部羟基的作用。因此探索合适的玻璃组分以及分析有效的稀土离子敏化发光方式是十分必要的。

发明内容

本发明提供一种2μm发光掺稀土离子锗酸盐激光玻璃及其制备方法。该玻璃具有优良的成玻璃性能、红外透过性能和良好的发光性质，适用于2μm掺稀土离子的特种激光玻璃与光纤材料的制备及应用。

本发明具体的技术解决方案如下：

一种2μm发光掺稀土离子的锗酸盐玻璃及其制备方法，其特征是网络外离子是以BaF₂引入，几种稀土离子可以Tm单掺、Yb-Tm双掺、Yb-Ho双掺、Tm-Ho双掺、Yb-Tm-Ho三掺方式引入玻璃中，且稀土离子的引入方式除以稀土氧化物掺入组分中外还可以稀土氟化物方式引入玻璃组分中。

所述2μm发光掺稀土离子锗酸盐激光玻璃，其特点在于它的组成范围如下：

组成                                      mol％

GeO₂                                      65～70

BaF₂                                      15～20

Ga₂O₃                                      2～13