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1、(10)申请公布号 CN 103011593 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103011593 A *CN103011593A* (21)申请号 201310016832.8 (22)申请日 2013.01.17 C03C 4/12(2006.01) C03C 3/253(2006.01) (71)申请人 中国科学院上海光学精密机械研究 所 地址 201800 上海市嘉定区 800 211 邮政 信箱 (72)发明人 郭艳艳 张军杰 彭雅佩 李明 张丽艳 胡丽丽 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 张泽纯 (54) 发明名称 中红外 2.7。
2、m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟 化物玻璃 (57) 摘要 一种中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂 碲氟化物玻璃， 该玻璃的摩尔百分比组成范围为 ： TeO2:55 65%， GeO2:10 20%， ZnO:0 20%， Na2O:0 5%， ZnF2 ： 0 20%， NaF:0 5%， RE2O3： 0.5 1% （RE 为稀土元素 ： Er 和 Nd） 。采用刚玉坩 埚和硅碳棒电炉熔融方法制备。本发明玻璃透明 且不易析晶， 在 2708nm 附近红外透过率高， 物理 化学性质优良， 稳定性参数T140。 在808nm 波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的中红外 2.7m荧光， 适用于中。
3、红外2.7m发光的铒离子 掺杂的特种玻璃及光纤材料的制备及应用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃， 其特征在于它的摩尔百 分比组成为 ： RE 为稀土元素 ： Er 和 Nd。 权 利 要 求 书 CN 103011593 A 2 1/4 页 3 中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃 技术领域 0001 本发明涉及一种中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺。
4、杂碲氟化物玻璃。 背景技术 0002 铒离子掺杂的 2.7m 输出的固体激光器因其波长与水的吸收峰十分接近， 近年 来日益引起人们的关注， 其在医疗外科手术、 光通信、 环境污染检测及人眼安全激光雷达技 术等领域具有重要的应用。铒离子是通过 4I 11/2 4I 13/2跃迁实现近 2.7m 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 3m 波 长的荧光发射， 通常通过引入其它稀土离子来降低 Er3+离子的下能级寿命， 从而得到有效 的 2.7m 的荧光发射。钕离子因其能级丰富， 且与铒离子 4I 13/2能级相接近能级丰富， 。
5、有利 于下能级 4I 13/2上粒子能量转移， 从而获得增强的 2.7m 发光 （参见在先技术 H.Zhong,B. Chen,G.Ren,L.Cheng,L.Yao,and J.Sun,2.7umemission of Nd3+,Er3+codoped tellurite glass,J.Appl.Phys.2009,106(8),083114-3） 。 0003 铒离子作为 2.7m 区域各种不同基质中激光的激活离子而得到了大量的研究。 1967 年在 LiYF4 晶体中首次报道了 3m 的脉冲和连续激光输出。1988 年， Pollack 首次 报道了 Er 掺杂的 ZBLAN 氟化物光。
6、纤中获得中心波长在 2.78m， 输出能量为 75J 的激光输 出。 2008年， Zhu等在ZBLAN氟化物光纤中获得瓦级激光输出， 之后研究者们相继获得近10 瓦和在液冷条件下获得 24 瓦的激光输出。但是由于晶体难以制备大尺寸及稀土离子掺杂 浓度低和 ZBLAN 玻璃的热稳定性和化学稳定性较差， 限制了它们在 2.7m 输出的应用。 0004 重金属氧化物玻璃， 如锗酸盐玻璃、 碲酸盐玻璃、 铋酸盐玻璃， 具有较低的声子能 量， 同时稀土离子溶解度高， 折射率高， 转变温度较高， 且具有较好的红外透过性能。尤其 是碲酸盐玻璃中掺入氟化物， 简化熔制过程的同时提高其红外透过性能， 为其作为。
7、铒离子 2.7m 发光的实现提供了保障。目前国内外对实现中红外 2.7m 发光碲氟化物玻璃的研 究还未报道。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题在于提供一种中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲 氟化物玻璃， 该玻璃具有优良的热稳定性， 较好的红外透过性能， 在 808nm 波长的激光二极 管泵浦下能获得很强的中红外 2.7m 荧光。 0006 本发明具体的技术解决方案如下 ： 0007 一种中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃， 其特点在于它的摩尔 百分比组成为 ： 0008 说 明 书 CN 103011593 A 3 2/4 页 4 0009 RE 为稀土元素 ：。
8、 Er 和 Nd。 0010 上述的中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的制备方法， 包括下 列步骤 ： 0011 选定所述的玻璃组成及其摩尔百分比， 计算出相应的各玻璃组成的重量， 准确 称取各原料， 混合均匀形成混合料 ； 0012 将混合料放入刚玉坩埚中于 1050 1150的硅碳棒电炉中熔化， 熔化时间为 15 20 分钟 ； 0013 待混合料完全熔化后澄清 10 15 分钟， 将玻璃液浇注在预热的模具中 ； 0014 将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度 （Tg） 10的马弗炉中， 保温 8 12 小时， 再以 10 / 小时的速率降至室温， 完全冷却后取出玻璃样。
9、品。 0015 本发明的技术效果如下 ： 0016 本发明中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃， 通过向铒钕离子共 掺杂碲酸盐玻璃中引入氟离子获得中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃， 可以获得增强的中红外 2.7m 发光， 玻璃透明， 无析晶， 在中红外 2.7m 附近红外透过率 高， 物理化学性质优良， 稳定性参数 T 140。在 808nm 波长的激光二极管泵浦下可以 获得很强的中红外2.7m荧光， 适用于中红外2.7m激光玻璃与光纤材料的制备及应用。 附图说明 0017 图 1 为实施例 1#所获得的中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的 差热。
10、曲线。 0018 图 2 为实施例 1#所获得的中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的 红外透过谱。 0019 图 3 为实施例 1#所获得的中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的 在 808nm 波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱。 0020 图 4 为实施例 1#与实施例 2 所获得的中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟 化物玻璃氟离子引入前后的在 808nm 波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱对比图。 具体实施方式 0021 本发明中红外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的 6 个具体实施例的 说 明 书 CN 103011593 A 4 3/4 。
11、页 5 玻璃成分如表 1 所示 ： 0022 表 1 ： 具体 6 个实施例的玻璃配方 0023 0024 实施例 1#: 0025 组成如表 1 中 1#所示， 具体制备过程如下 ： 0026 按照表 1 中 1#玻璃组成的摩尔百分比， 计算出相应的各组成的重量， 称取各原料 并混合均匀 ； 将混合料放入刚玉坩埚中于 1200的硅碳棒电炉中熔化 15 分钟， 待配合料完 全熔化后澄清 15 分钟， 将玻璃液浇注在预热的模具中 ； 将玻璃迅速移入到已升温至 400 的马弗炉中， 保温 10 小时， 再以 10 / 小时的速率降至室温， 完全冷却后取出玻璃样品。 0027 对该玻璃的测试结果如下。
12、 ： 0028 取退火后的少许样品， 用玛瑙研钵磨成细粉末状， 进行差热分析测试。 本发明中红 外 2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃的差热曲线如图 1 所示。 0029 把退火后的样品加工成 20101.0mm 的玻璃片并抛光， 测试其红外透过谱， 在 808nm 波长的激光二极管泵浦下测试其荧光光谱。本发明中红外 2.7m 发光的铒钕离子 共掺杂碲氟化物玻璃的红外透过谱如图 2 所示。本发明中红外 2.7m 发光的铒钕离子共 掺杂碲氟化物玻璃的在 808nm 波长的激光二极管泵浦下的荧光光谱如图 3 所示。实验表 明， 玻璃透明， 无析晶， 在中红外 2.7m 附近红外透过率高， 。
13、物理化学性质优良， 稳定性参 数 T 140。在 808nm 波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的中红外波段的 2.7m 荧光。 0030 实施例 2#: 0031 组成如表 1 中 2#所示， 具体制备过程如下 ： 0032 按照表 1 中 2#玻璃组成的摩尔百分比， 计算出相应的各组成的重量， 称取各原料 并混合均匀 ； 将混合料放入刚玉坩埚中于 1200的硅碳棒电炉中熔化 15 分钟， 待配合料完 全熔化后澄清 15 分钟， 将玻璃液浇注在预热的模具中 ； 将玻璃迅速移入到已升温至 400 的马弗炉中， 保温 10 小时， 再以 10 / 小时的速率降至室温， 完全冷却后取出玻璃样品。 。
14、0033 对该玻璃的测试结果如下 ： 说 明 书 CN 103011593 A 5 4/4 页 6 0034 取退火后的少许样品， 用玛瑙研钵磨成细粉末状， 进行差热分析测试。 0035 把退火后的样品加工成 20101.0mm 的玻璃片并抛光， 测试其红外透过谱， 在 808nm波长的激光二极管泵浦下测试其荧光光谱并与实施例1#对比。 本发明中红外2.7m 发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃中氟离子引入前后的荧光光谱对比图如图 4 所示。实 验表明， 氟离子引入后铒离子在 2.7m 发光获得显著增强。 0036 实施例 3#: 0037 组成如表 1 中 3#所示， 具体制备过程如下 ： 00。
15、38 按照表 1 中 3#玻璃组成的摩尔百分比， 计算出相应的各组成的重量， 称取各原料 并混合均匀 ； 将混合料放入刚玉坩埚中于 1200的硅碳棒电炉中熔化 15 分钟， 待配合料完 全熔化后澄清 15 分钟， 将玻璃液浇注在预热的模具中 ； 将玻璃迅速移入到已升温至 400 的马弗炉中， 保温 10 小时， 再以 10 / 小时的速率降至室温， 完全冷却后取出玻璃样品。 0039 对该玻璃的测试结果如下 ： 0040 取退火后的少许样品， 用玛瑙研钵磨成细粉末状， 进行差热分析测试。 0041 把退火后的样品加工成 20101.0mm 的玻璃片并抛光， 测试其红外透过谱， 在 808nm 。
16、波长的激光二极管泵浦下测试其荧光光谱。 0042 实施例 4#到 6#: 0043 组成如表 1 中 4#到 6#所示， 具体制备过程如实施例 1#。 0044 对该玻璃的测试结果如下 ： 0045 取退火后的少许样品， 用玛瑙研钵磨成细粉末状， 进行差热分析测试。 0046 把退火后的样品加工成 20101.0mm 的玻璃片并抛光， 测试其红外透过谱， 在 980nm 波长的激光二极管泵浦下测试其荧光光谱。 0047 上述实施例测试表明， 都具有实施例1所获得的中红外2.7m发光的铒钕离子共 掺杂碲氟化物玻璃的图 1、 图 2 和图 3 所示的差热曲线、 红外透过谱和在 808nm 波长的激光 二极管泵浦下的荧光光谱的类似结果。实验表明， 本发明中红外 2.7m 发光的铒钕离子 共掺杂碲氟化物玻璃透明， 无析晶， 在中红外 2.7m 附近红外透过率高， 物理化学性质优 良， 稳定性参数 T 140。在 808nm 波长的激光二极管泵浦下可以获得很强的中红外 2.7m 荧光， 适用于中红外 2.7m 激光玻璃与光纤材料的制备及应用。 说 明 书 CN 103011593 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103011593 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103011593 A 8 。