[发明专利]一种低声子能量、宽带高透过率镓酸镧基玻璃

说明书

本发明涉及一种低声子能量、宽带高透过率镓酸镧基玻璃。所述镓酸镧基玻璃组分为（100mol%‑a‑b‑x‑y）La₂O₃‑aGa₂O₃‑bZrO₂‑xTm₂O₃‑yYb₂O₃；其中，59.8mol%≤a≤61.2mol%，9.8mol%≤b≤10.2mol%，0≤x≤2.5mol%，0≤y≤2mol%。

技术领域

本发明，涉及一种低声子能量、宽带高透过率镓酸镧基玻璃，还涉及一种兼具蓝光上转换、近红外发光的镓酸镧基高透过率发光玻璃材料，属于玻璃材料和玻璃发光材料领域。

背景技术

由于蓝光激光在高密度光学存储、生物诊断和红外成像等领域具有应用，因而引起科研工作者的重视。通过Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆能级跃迁能够发射波长为474nm的蓝光。此外掺Tm³⁺光纤放大器能把通信窗口C波段(1530-1565nm)扩展至S波段(1450-1490nm)，从而实现信号的放大，这使得掺铥光纤放大器成为研究的热点。另外被视为“人眼安全”的2.0-3.0μm掺Tm³⁺、Ho³⁺和Er³⁺光纤激光器在近些年来取得了进一步的发展，中红外激光器由于在医疗手术、“人眼安全”、雷达和国防安全等领域具有应用前景而引起格外的关注。在这方面，Tm³⁺离子被认为是产生1.8μm发光的最适宜的稀土离子，对应于Tm³⁺:³F₄→³H₆的辐射跃迁。

为了获得强的蓝光上转换、近红外发光，常用Yb³⁺作为敏化离子，Yb³⁺离子在976nm附近具有强的吸收带，且有商用980nm激光器的发射波长与之相匹配，它的吸收截面远高于Tm³⁺离子的吸收截面。因而Tm³⁺/Yb³⁺共掺能够提高材料对入射激光的吸收效率，从而获得强的上转换蓝光输出和1.8μm左右的荧光或激光。

为了更好的表现Tm³⁺/Yb³⁺共掺基质玻璃中的荧光发射特性，需要寻找声子能量低、宽带高透过率的玻璃体系作为基质材料。低声子能量的基质材料可为掺杂离子提供适宜的发光环境，使其产生合适的发射光谱。对于光学玻璃来说，从紫外到红外范围内具有宽带高透过性的基质材料具有重要的应用，如应用于中红外激光器、三维显示、生物诊断和红外成像等领域。

在已报道的玻璃基质体系中，如掺铥石英、硼酸盐玻璃和氟化物玻璃都能作为近中红外光纤激光器的基质材料。由于石英玻璃的声子能量较大(～1100cm^-1)，导致较低的激光输出效率；氟化物玻璃较差的物化性能阻碍了其商业化的推广；硼酸盐玻璃虽然具有良好的紫外-可见透明性，但红外截止波长最高达2～3微米。因此这些不足限制了它们在光学上的应用。因而寻找一种性能优良的玻璃基质材料，是实现高效蓝光上转换、近红外发光及广泛应用的重要前提。

发明内容

为解决以上问题，本发明的主要目的在于提供一种低声子能量、宽带高透过率镓酸镧基玻璃，有效解决了传统发光玻璃无辐射跃迁损失严重、红外截止波长低、热稳定性能差的问题，具有低的最大声子能量、长的波长透过范围、较高的热稳定性。另外，本发明所述的镓酸镧基玻璃还掺杂Tm³⁺/Yb³⁺，能够输出优良的蓝光上转换和近红外发光，为该玻璃的实用化奠定基础。