[发明专利]钴镱铒共掺纳米微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属类光电信息与功能材料，涉及一种可作为1.5μm波段的自调Q材料的钴镱铒共掺纳米微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

自调Q激光材料具有结构紧凑、表面反射损耗低和使激光器件的设计和应用更为简便等优点，其特点在于将增益离子与可饱和吸收离子同时掺杂到基质材料中，使得激光材料兼具受激辐射与可饱和吸收两重性，从而实现自调Q运行。目前已实现了以Nd³⁺离子(参见在先技术1：Dong，J.，P.Z.Deng，et al.，Laser-diode-pumped Cr⁴⁺，Nd³⁺：YAG with self-Q-switched laser output of 1.4 W，Opt.Lett.，2000，25(15)：1101-1103.)和Yb³⁺离子(参见在先技术2：Su，L.B.，J.Xu，et al.，Low-threshold diode-pumped Yb³⁺，Na⁺：CaF₂ self-Q-switched laser，Opt.Express，2005，13(15)：5635-5640.)作为增益离子的自调Q输出。

近年来，掺Co²⁺纳米微晶玻璃开始应用于1.54μm掺Er³⁺激光器的被动调Q，这类纳米微晶玻璃中含有析出的尖晶石结构(如：LGO，MALO和ZnAl₂O₄)纳米晶，Co²⁺进入纳米晶内由玻璃中的六配位转变为四配位，并成为实现调Q输出的可饱和吸收中心。与掺Co²⁺晶体相比，掺Co²⁺纳米微晶玻璃具有更大的基态吸收截面，更容易实现被动调Q输出。从已获得的输出来看，比掺Co²⁺晶体更为优异，如脉宽达到70ns、调Q效率可达18％。(参见在先技术3：VOLK Y V，MALYAREVICH A M，YUMASHEV K V，et al.Passive Q-switching of erbium glass laser by magnesium aluminosilicate sitall with cobalt ions[J].J Appl Spectrosc，2007，74(1)：140-146.)。

要获得1.5xμm波段的自调Q激光输出，需要将Er³⁺离子和Co²⁺离子同时掺杂到基质材料中，并且Co²⁺离子需进入纳米晶中形成四配位。以目前的商用9xxnmLD作为泵浦源，Yb³⁺离子可作为Er³⁺离子的敏化离子。掺Co²⁺微晶玻璃的前驱玻璃以硅酸盐为主，微晶玻璃中的玻璃相为硅酸盐，并且Yb³⁺和Er³⁺离子的离子半径较大，分别为86.8pm和89pm，因而较难进入尖晶石纳米晶中。因此含尖晶石纳米晶的微晶玻璃可作为Yb³⁺、Er³⁺离子与Co²⁺离子共掺的基质材料，从而实现自调Q运行。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术现状，提供一种可作为1.5xμm波段的自调Q材料的钴镱铒共掺纳米微晶玻璃及其制备方法，以克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种钴镱铒共掺纳米微晶玻璃，其特点在于该玻璃的摩尔百分比组成为：SiO₂：45～55mol％，Al₂O₃：18-25mol％，MgO：18-25mol％，TiO₂：4-8mol％，ZrO₂：1.5-3.5mol％，Yb₂O₃：0.05-0.8mol％，Er₂O₃：0.05-0.4mol％，CoO：0.1-1mol％。

所述的钴镱铒共掺纳米微晶玻璃的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①称量原料：按权利要求1所述的玻璃组成的摩尔百分比计算出玻璃各成分的重量，然后称取原料，混合均匀；