铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于中红外氣化物玻璃领域，具体设及一种巧渗杂中红外发光氣错锋基玻 璃。
【背景技术】
[0002] 近年来，巧渗杂的3ym输出的固体激光器因在遥感、测距、环境检测、生物工程和 医疗W及用于新的中红外波段激光的抽运源等方面都具有十分重要的应用价值而引起了 广泛的关注。3ym激光输出首先是通过巧离子渗杂晶体获得的。然而，大尺寸且性能优异 的单晶制备和加工困难，价格昂贵，而稀±离子渗杂的激光玻璃则制备工艺成熟，可获得高 光学均匀性的大尺寸产品，且稀±离子浓度和玻璃组分可在较大范围内调整，有利于改进 其激光性能。更为重要的是，玻璃便于加工，可W拉制成光纤，显著增加表面积，提高散热效 率，同时改善激光的光束质量。因此，开发可获得3ym波段激光的渗巧玻璃光纤材料具有 重要的研究意义。
[0003] 氣化物玻璃因其红外透过范围宽，身子能量低W及径基含量小而成为中红外材 料的首选。到目前为止，巧离子渗杂的氣化物ZBLAN玻璃光纤是唯一在3ym附近产生 激光输出的基质材料。1988年，Pollack首次报道了化渗杂的ZBLAN氣化物光纤，由于 Er3Vlii/2一 ％3/2跃迁，获得中屯、波长在2. 78帕，输出能量为75J的激光输出。2008年， Zhu等在ZBLAN氣化物光纤中获得瓦级激光输出，之后相继获得近10W的激光输出。此后， 2015年化Kin等在氣化物全光纤中实现了 30W的激光输出。但是，从2010年研究者们 就提出ZBLAN玻璃较差的热稳定性和化学稳定性将限制了它在3ym输出上的功率提高及 应用。
[0004] 早在1995年，Qiu等就提出错锋基玻璃具有较好的玻璃形成能力、优良的机械和 化学性能。之后，对于具体组分的氣错基玻璃的研究较少，同时到目前为止，没有巧离子渗 杂的错锋基氣化物玻璃中中红外发光性能的报道。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题在于提供一种巧渗杂中红外发光错锋基氣化物玻璃，该玻璃 具有优良的热稳定性，较好的红外透过性能，且当化Fz含量为5mol%时在980nm波长的激 光二极管累浦下能获得明显较强的中红外2. 7ym巧光。
[0006] 本发明具体的技术解决方案如下： 一种巧渗杂中红外发光错锋基氣化物玻璃，其特点在于它的摩尔百分比组成为： 组成 mol% ZrF, 50-25, BaF2 33， YF310， A化 5， NaF 2 Znp2 5~2 5 化Fs I 上述巧渗杂中红外发光错锋基氣化物玻璃的制备方法，包括下列步骤： ① 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； ② 将混合料放入销金相蜗中于900~1000°C的娃碳棒电炉中烙化，烙化过程中通入氮 气作为保护气氛，完全烙化后澄清10~15分钟，将玻璃液诱注在预热的模具中； ③ 将玻璃迅速移入到已升溫至低于玻璃转变溫度（Tg) 10°C的马弗炉中，保溫3~4小 时，再WIOC/小时的速率降至室溫，完全冷却后取出玻璃样品。
[0007] 本发明的有益效果如下： 本发明通过在巧渗杂中红外发光氣错酸盐ZBYAN玻璃中引入化Fz,获得透明光学质量 较好的错锋基玻璃。且其在中红外2.7ym附近红外透过率保持较高水平，在980皿波长 的激光二极管累浦下可W获得明显增强的中红外2.7ym巧光发射，适用于中红外2.7ym 激光玻璃与光纤材料的制备及应用。
【附图说明】
[0008] 图1为实施例1#所获得的巧渗杂中红外发光错锋基氣化物玻璃在980nm波长的 激光二极管累浦下的巧光光谱。
[0009] 图2为实施例2#所获得的中红外发光错锋基氣化物玻璃差热曲线图。
[0010] 图3为实施例2#所获得的中红外发光错锋基氣化物玻璃透过曲线图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0012] 本发明中错锋基氣化物玻璃的6个具体实施案例的玻璃成分如表1所示： 表1 :具体6个案例的玻璃配方
[0013] 实施例1#:
组成如表1中1-4#所示，具体制备过程如下： 按照表1中1-4#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；将混合料放入销金相蜗中于规定烙化溫度的娃碳棒电炉中烙化，完全烙化后澄 清15分钟，将玻璃液诱注在预热的模具中；将玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近的马 弗炉中，保溫4小时，再W10°C/小时的速率降至室溫，完全冷却后取出玻璃样品。
[0014] 对该玻璃的测试结果如下： 把退火后的样品加工成10X20X1.0mm的玻璃片并抛光，在980皿波长的激光二极 管累浦下测试其巧光光谱，如图1所示。实验表明，玻璃透明，无析晶。在980nm波长的激 光二极管累浦下均可W获得明显的中红外2.7ym巧光，当化Fz得含量为5mol%时，可W 获得最强的巧光。适用于中红外2. 7ym激光玻璃与光纤材料的制备及应用。
[001引实施例2#: 组成如表1中2#所示，具体制备过程如下： 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；将混合料放入销金相蜗中于规定烙化溫度的娃碳棒电炉中烙化，完全烙化后澄清 15分钟，将玻璃液诱注在预热的模具中；将玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近的马弗 炉中，保溫4小时，再W10°C/小时的速率降至室溫，完全冷却后取出玻璃样品。
[0016] 对该玻璃的测试结果如下： 取退火后的少许样品，用玛瑶研鉢磨成细粉末状，进行差热分析测试及XRD分析。
[0017] 把退火后的样品加工成10X20X1. 0mm的玻璃片并抛光，测试其红外透过谱。本 发明巧渗杂中红外发光错锋基玻璃实施例2#的DSC曲线和红外透过谱分别如图2和3所 示。实验表明，玻璃的成玻性能良好，在中红发区域具有较好的透光性能，且在3ym附近 无明显的径基的吸收峰。该基质材料适合作为3ym中红外激光玻璃W及光纤材料。
【主权项】
1. 一种铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃，其特征在于：它的摩尔百分比组成为： 组成 mol% ZrF4 50~25， BaF2 33， YF3 10， A1F3 5， NaF 2， ZnF2 5~25， ErF3l〇2. 根据权利要求1所述的铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃，其特征在于：在氟锆酸盐 玻璃ZBYAN基质的基础上逐步加入ZnF2，形成透明无析晶的锆锌基氟化物玻璃。3. 根据权利要求1所述的铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃，其特征在于：所述的铒掺 杂中红外发光氟锆基玻璃中铒离子在980nm栗浦光激发下可获得中红外2.7μπι波段的 荧光发射。4. 根据权利要求2所述的铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃，其特征在于：当引入5 mol%的ZnFjf，铒离子中红外2. 7μm发光最强，且具有较好的抗析晶性能。5. -种根据权利要求1所述的铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃的制备方法，包括如下 步骤： ① 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； ② 将混合料放入铂金坩埚中于900~KKKTC的硅碳棒电炉中熔化，熔化过程中通入氮 气作为保护气氛，完全熔化后澄清10~15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中； ③ 将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（Tg) 10°C的马弗炉中，保温3~4小 时，再以10°C/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。
【专利摘要】本发明公开了一种铒掺杂中红外发光锆锌基氟化物玻璃，本发明通过在铒掺杂中红外发光氟锆酸盐ZBYAN玻璃中引入ZnF2，获得透明光学质量较好的锆锌基玻璃。且其在中红外2.7μm附近红外透过率保持较高水平，在980nm波长的激光二极管泵浦下可以获得明显增强的中红外2.7μm荧光发射，适用于中红外2.7μm激光玻璃与光纤材料的制备及应用。
【IPC分类】C03C3/32, C03B19/02, C03C4/12
【公开号】CN105271727
【申请号】CN201510744111
【发明人】黄飞飞, 张军杰, 田颖, 徐时清
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月5日