[发明专利]红光激光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属光学领域，涉及稀土离子掺杂的玻璃及其制备方法，尤其涉及能用于制作红光光纤的碲酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

可见光激光可以广泛应用在医疗，3D立体显示，高密度光存储，通讯等各个领域，是激光研究领域的一个热点领域。目前，稀土离子发光研究热点之一是将两种、三种稀土离子共掺杂，借助稀土离子之间某些能级能量相近，采用单波长LD进行激发。在不同的基质材料中，掺杂不同的稀土离子，能实现稀土离子的红、绿、蓝三基色上转换发光。RGB激光光源是可见光激光器中最流行，也是最实用的三种波段激光。在医学上绿、蓝激光光源只能诊断癌细胞的位置，然而红光激光光源能将癌细胞和组织直接切除。

碲酸盐玻璃具有以下的优点：(1)宽的透过窗口，从可见到中红外(0.35～6μm)，而硅酸盐的透过率仅为(0.2～3μm)这使得它可以被应用在传统上认为是氟化物硫化物玻璃天下的红外领域。(2)低的声子能量(≤800cm-1，在氧化物中几乎最低)带来了利于发光的条件，使得玻璃称为多种激光器的候选者。(3)高的折射率(n典型值在1.8～2.3)和非线性系数(n₂典型值为2.5×10^-19m²/w)，而在氟化物(n典型值为1.5，n₂典型值为10^-21)和硅酸盐玻璃(n典型值为1.46，n₂典型值为10^-20)则较小。(4)高的离子掺杂浓度(≥5000ppmw)，比石英光纤高2个数量级。(5)大的受激发射截面和增益带宽(可达80nm)。另外需要特别提到的是，因为它有着很好的氧化物玻璃所共有的较好的玻璃稳定性和抗腐蚀性，可以较好的被加工成各种形状，承受较复杂的环境考验。其中碲酸盐玻璃低的声子能量和高的折射率使得它在非线性和激光材料的研究中具有很大的优势。

红光光纤激光器在医疗、彩色显示等方面的巨大的应用前景使得研究稀土掺杂碲酸盐玻璃的物理、化学性质和光谱特性，以获得新型多功能和高性能发光材料具有非常大的实际意义，所以制作产生强烈红光的稀土掺杂碲酸盐玻璃成为一项重要的科研题目。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能够产生强的红光荧光、并且有望被大量用于医学，生物工业和经济建设中的稀土离子掺杂的红光激光玻璃及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种红光激光玻璃，其特殊之处在于：所述红光激光玻璃是由55～85mol％的TeO₂、5～20mol％的ZnO或BaO、5～25mol％的钠离子化合物或钾离子化合物、1～8wt％的镱离子化合物、0.1～2.0wt％的铥离子化合物以及0.2～2.4wt％的钬离子化合物制备而成。

上述红光激光玻璃是由60～84mol％的TeO₂、6～18.5mol％的ZnO或BaO、6～22.5mol％的钠离子化合物或钾离子化合物、2～7.6wt％的镱离子化合物、0.12～1.6wt％的铥离子化合物以及0.3～2.0wt％的钬离子化合物制备而成。

上述红光激光玻璃是由65～83mol％的TeO₂、7～16mol％的ZnO或BaO、8～20mol％的钠离子化合物或钾离子化合物、2.4～7.2wt％的镱离子化合物、0.16～1.4wt％的铥离子化合物以及0.4～1.6wt％的钬离子化合物制备而成。

上述红光激光玻璃是由68～82mol％的TeO₂、8～15mol％的ZnO或BaO、9～15mol％的钠离子化合物或钾离子化合物、3～7wt％的镱离子化合物、0.2～1.2wt％的铥离子化合物以及0.5～1.4wt％的钬离子化合物制备而成。

上述镱离子化合物是氧化镱或氟化镱等其他引入镱离子的化学物质；所述铥离子化合物是氧化铥或氟化铥等其他引入铥离子的化学物质；所述钬离子化合物是氧化钬或氟化钬等其他引入钬离子的化学物质；所述钠离子化合物是氧化钠、碳酸钠或硝酸钠；所述钾离子化合物是氧化钾、碳酸钾或硝酸钾等其他引入钾离子的化学物质。

一种红光激光玻璃的制备方法，其特殊之处在于：所述红光激光玻璃的制备方法包括以下步骤：

1)按照权利要求1-5任一权利要求所述的原料配比关系将原料进行混合；所述原料包括TeO₂、ZnO或BaO、钠离子化合物或钾离子化合物、镱离子化合物、铥离子化合物以及钬离子化合物；