[发明专利]一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃及其制备方法与应用

说明书

本发明属于光电材料技术领域，具体公开了一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃及其制备方法与应用。所述方法具体为将基体玻璃组分和稀土离子氟化物在球磨罐中充分混合均匀，然后进行熔制并搅拌均匀，保温后降温至50‑100℃出料，成型为块状玻璃；加热至玻璃转变温度对块状玻璃进行热处理，玻璃中析出含有稀土离子的氟化物纳米晶体，制得透明的微晶玻璃样品。所得玻璃具有高效发光效率，又具有高透过率，在制备高效率光学增益材料方面极具应用前景。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，特别涉及一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃及其制备方法与应用。

背景技术

当前可见光纤激光器的发展相对缓慢，主要是受限于光纤玻璃材料的发光效率和热力学稳定性之间的矛盾。在过去几十年里，关于可见光纤激光的研究大多是基于氟化物光纤材料。尽管氟化物玻璃具有较高的发光效率，但热力学稳定性较低，抗激光损伤阈值低，制约了激光器功率的进一步提高。而一些氧化物玻璃材料固然具有良好的稳定性，但声子能量较大，导致其可见发光效率低下。氟氧微晶玻璃的出现完美地解决了玻璃热力学稳定性和发光效率之间的矛盾。其中，氧化物玻璃网络提供稳固的框架结构，玻璃中析出的氟化物晶体为稀土离子提供高效的发光环境。在过去几十年，大量稀土离子掺杂的NaLn(Ln＝Y,La,Lu)F₄、LaF₃、YF₃、KSc₂F₇、SrF₂等氟氧微晶玻璃相继被报道出来。为了获得可见波段的发光增强，稀土离子往往通过取代Y³⁺、La³⁺、Lu³⁺、Sc²⁺、Sr²⁺等离子而进入晶体中。由于不同离子间存在价态和半径失配，进入晶体中的稀土离子数量往往较少，大部分稀土离子仍留在玻璃相中，发光增强幅度不大。此外，在这些微晶玻璃中，大量玻璃组分参与析晶，晶化度较高，导致严重的光学散射。如此一来，氟化物晶体的析出所导致的发光增强不足以抵消晶体散射带来的损耗，微晶玻璃难以在可见光纤激光器等光学增益器件上得到实际的应用。因此，发明一种更高效率的氟氧微晶玻璃，作为激光增益介质，对推动可见光纤激光器的发展以及应用进程具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃。

本发明再一目的在于提供上述基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃在光纤玻璃材料中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方称取原料：基体玻璃组分和稀土离子氟化物，其中，稀土离子氟化物以外掺形式掺入，摩尔百分比为基体玻璃组分的0.01～10.0％；

(2)将步骤(1)的原料在球磨罐中充分混合均匀，然后进行熔制并搅拌均匀，保温后降温至50-100℃出料，成型为块状玻璃；

(3)加热至玻璃转变温度对步骤(2)所得块状玻璃进行热处理，使得玻璃中析出包含稀土离子的纳米晶体，制得微晶玻璃样品。

步骤(1)所述基体玻璃组分中各组分的摩尔比为：

氧化物:60～90％

AF₂：5～20％

BF：5～20％；