[发明专利]一种2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃及其制备方法。该玻璃的摩尔百分比组成范围为：TeO₂ 62‑98%；Ga₂O₃ 2‑20%；ZnO 2‑38%；Er₂O₃ 0‑4%。该玻璃通过熔融冷却法制备。本发明制备的玻璃具有成玻区大，声子能量低（765 cm^‑1），荧光猝灭浓度高（3 mol%）的特点。在808 nm和980 nm激光二极管（LD）泵浦下可以获得很强的2.7μm波段荧光，同时可以直接监测到2.7μm波段荧光的衰减寿命，适合于2.7μm激光玻璃光纤、光纤放大器和光纤激光器的制备和应用。

技术领域

本发明属于光学材料领域，具体涉及一种2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃及其制备方法。

背景技术

2.7μm波段光纤激光器在医疗手术和军事国防等具有重要的潜在应用。实现2.7μm发光的稀土离子是Er³⁺离子，对应⁴I_11/2→⁴I_13/2能级跃迁，其在808nm和980nm具有较强的吸收峰，因此可以采用相应的高功率半导体激光器泵浦。目前实现2.7μm激光的玻璃基质仅局限在氟化物玻璃中，然而氟化物玻璃存在物化性质较差，抗激光损伤阈值较低的缺点，因此需要探索新型的激光玻璃基质。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的是提供一种2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃及其制备方法。碲酸盐玻璃特别是碲镓锌玻璃具有较高的玻璃化转变温度，较低的声子能量，较高的稀土溶解能力，因此可以作为2.7μm发光的基质玻璃，有望实现2.7μm激光输出。

本发明提供的制备方法包括以氧化碲为玻璃形成体，氧化镓和氧化锌为玻璃中间体，可以形成稳定的三维网络结构，极大拓宽玻璃的形成范围，提高稀土溶解度，可用于2.7μm激光玻璃光纤、光纤放大器和光纤激光器的制备和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

本发明提供的一种2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃，该玻璃组成及配比为：

上述摩尔百分比总和为100％。

进一步地，制备上述2.7μm发光高浓度掺杂碲镓锌激光玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)按照组成及配比称量原料(原料均以氧化物的形式引入)；

(2)将步骤(1)中所得的原料在玛瑙研钵中充分混合形成配合料；

(3)将步骤(2)中的配合料转入刚玉坩埚，置于高温熔炉中升温并保温，经熔融、澄清和均化后得到无气泡、无结石、透明、均匀的玻璃液；

(4)将步骤(3)得到的玻璃液浇注在不锈钢铁板上成型，得到透明的玻璃块体；

(5)将成型的透明玻璃迅速转移至马弗炉中退火，保温以去除玻璃的内应力，然后随炉冷却至室温，得到所述碲镓锌玻璃。

进一步地，步骤(3)所述升温是温度从室温升至800-1000℃，保温30-60分钟。

进一步地，步骤(5)所述退火的温度为300-350℃。

进一步地，步骤(5)所述保温的时间为2-4小时。

进一步地，步骤(5)所述冷却的速率为10-20℃/小时。

由上述的制备方法可制得所述碲镓锌玻璃。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：