[发明专利]具有中红外3.5μm发光特性的透明玻璃及其制备方法

说明书

本发明一种具有中红外3.5μm发光特性的透明玻璃及其制备方法，该玻璃基质的化学组分分别为25.5 InF₃‑15 ZnF₂‑18 BaF₂‑11.5 GaF₃‑8 SrF₂‑12 PbF₂‑5 LiF‑2 LaF₃‑2 YF₃‑1 ErF₃和25.5 InF₃‑15 ZnF₂‑18 BaF₂‑11.5 GaF₃‑8 SrF₂‑12 PbF₂‑5 LiF‑5 ErF₃。各化合物的摩尔百分比之和为100％。本发明制备的玻璃具有透过率高，热稳定性好，声子能量低，荧光猝灭浓度高的特点。在635nm激光二极管泵浦下可以获得较强的3.5μm波段荧光，具有作为3.5μm光纤激光器的增益介质的潜力，由于其制备工艺简单，可实现批量化生产，在中红外激光领域具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种透明玻璃及其制备方法，具体涉及一种具有中红外3.5μm发光特性的透明玻璃及其制备方法，属于材料领域。

背景技术

3-5μm中红外波段激光在大气中有着相对较高的透过率且是很多分子的特征吸收频段，在国防、卫星遥感、大气污染监测等领域有着广阔的应用前景，同时中红外荧光也可应用于药物监测，医疗诊断，激光手术等医疗领域。由此可见，中红外波段激光在多个领域有着重要的应用，因此研发出能够产生满足多个领域应用要求的中红外波段激光输出的器件成为了目前的研究热点。

大量的研究表明，Er³⁺离子拥有丰富的能级结构，不仅可以被808nm和980nm的激光二极管激发，也可以被635nm的激光二极管激发。在635nm的激光激发下，基态能级电子可以通过基态吸收的方式跃迁至激发态⁴F_9/2能级，然后通过⁴F_9/2到⁴I_9/2的辐射跃迁，可以产生3.5μm波段的中红外荧光输出。由于3.5μm荧光发射的上下能级之间间隔较小，所以3.5μm发射对基质材料声子能量极为敏感。具有较低声子能量的基质材料可以降低多声子的非辐射弛豫过程，有效提高Er³⁺:⁴F_9/2→⁴I_9/2的辐射跃迁概率，增大3.5μm的荧光发射效率。同时，基质材料中的羟基(OH^-)在3μm附近有一个较强的吸收峰，这会降低其发光强度，影响材料的化学稳定性和机械强度。因此，有必要发展成熟的脱水工艺以降低基质材料中羟基的含量。此外，基体材料应保证在中红外波段具有较高的透光率，以保证掺杂稀土离子能更好地吸收光子能量，实现Er³⁺离子的中红外荧光。可见，寻找中红外透过率较高、声子能量较低、化学稳定性和机械强度更好的基质材料应用于中红外激光器已成为研究热点。稀土离子掺杂玻璃光纤是实现中红外激光最有潜力的增益材料之一。由于中红外激光对基质材料的要求非常严格，因此寻找一种新的增益介质具有重要的意义。掺铒氟化物光纤激光器是实现3.5μm中红外激光器的有效途径之一。