[发明专利]铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟卤磷酸盐玻璃及其制备方法和用途。

背景技术

       3mm波段稀土掺杂激光玻璃及光纤在国家安全与国防建设、天体物理探测与光谱学研究等领域都将具有广泛的应用前景。目前，仅在氟化物玻璃中获得3μm激光输出，主要得益于稀土离子掺杂浓度高，3μm波段红外透过率高，但氟化物玻璃也具有固有的缺陷，比如化学稳定性和机械强度较差、制备条件苛刻、易被水分侵蚀、抗析晶性能差（?T ≤85°C）等等。

在氟化物玻璃系统中引入含磷组分，提高了氟化物玻璃的物化性能，但是氟磷酸盐玻璃声子能量较高。卤化物引入到玻璃中会在一定程度上降低玻璃的最高声子能量，使之更有利于实现稀土离子的有效发光。将磷酸盐和卤化物同时引入到氟化物玻璃中，形成氟卤磷酸盐玻璃，它综合了氟化物玻璃、卤化物玻璃、磷酸盐玻璃的优点，具有更宽的光谱透过范围以及低的光学损耗。同时氟卤磷酸盐玻璃在3μm波段具有与氟化物可比的高透过率和高稀土离子溶解度。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。因而氟卤磷酸盐玻璃可以成为传统氟化物玻璃及光纤的替代材料进入中红外国防安全领域、军事及民用领域。

铒离子是可在3μm处获得激光的重要稀土离子，它是通过⁴I_11/2→⁴I_13/2跃迁实现近3μm的荧光发射，但是由于下能级⁴I_13/2的寿命要比上能级⁴I_11/2的寿命长，因此不能得到有效的近3μm的荧光。已有报道可以通过引入Pr，Tm等离子，利用Pr，Tm存在与⁴I_13/2能级接近的相应能级来转移Er³⁺离子的下能级能量。但是Pr，Tm等离子又同时存在与⁴I_11/2能级接近的能级，这样造成了3μm发光的上能级粒子数减少。如何削弱铒的下能级，而仍然保持铒的上能级粒子数成为一项重要的科研题目。

发明内容  

本发明所要解决的技术问题在于克服上述技术缺点，提供一种铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃及其制备方法，与以往的玻璃基质材料相比，该种材料克服了氟化物玻璃(较差的热稳定性)和磷酸盐玻璃(较高的声子能量)所固有的缺点，在提高玻璃热稳定性的基础上，采用铒铽共掺，在980nm波长的激光二极管泵浦下能获得很强的3                                                m荧光，为3m波段激光器提供一种合适的基质材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃的各组分按摩尔百分含量计，分别如下：

Ba(H₂PO₄)₂                      15～20%，

Mg(PO₃)₂                                   15～20%，

AlF₃                                           5～10%，

BaF₂                                          10～20%，

MgF₂                                         15～30%，

NaX                            20～30%，

ErF₃                             1～5%，

TbF₃                            4～10%。

其中，X为 F、 Cl、Br、I中的任一种或任几种的组合。

进一步地，将本发明的各所述组分混合均匀形成混合料后放入坩埚中，并置于电炉中进行熔制得到熔融的玻璃液，在所述熔制的过程中通入高纯氧气以对玻璃液除水。

进一步地，本发明将除水后的玻璃液经均化澄清，然后快速将所述玻璃液浇注到已经预热好的模具上，然后放入已升温至所述玻璃的玻璃化转变温度的马弗炉中，进行退火。