[发明专利]Tm3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸盐玻璃，尤其是涉及一种Tm³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

上转换发光也称为频率上转换发光，是一种利用多光子的吸收产生辐射跃迁的过程，辐射的光子能量通常比泵浦光子的能量高。上转换发光可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退；不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；输出波长具有一定的可调谐性；更有利于简单、廉价及结构紧凑的小型激光器系统的发展。

研究表明，几乎所有的稀土离子掺杂均可产生上转换发光现象。稀土离子的上转换发光是指当采用波长较长的激发光照射掺杂稀土离子的样品时，发射出波长小于激发光波长的光的现象。目前，利用稀土离子的上转换特性，获得了廉价的、可在室温下工作的、并可以连续输出蓝绿光光纤激光器。蓝绿上转换激光可应用于彩色显示器、数据储存、信息技术、激光印刷以及医疗等各个领域。

Tm³⁺离子¹G₄→³H₆跃迁(约476nm)位于蓝光区域，它是利用上转换产生蓝光的最重要的稀土离子之一。由于红外激光二极管的运转效率的提高为上转换激光器提供了有效的泵浦源；Yb³⁺离子吸收带在0.9～1.0μm波长范围，吸收带非常宽，能与InGaAs(970nm)半导体泵浦源有效耦合，因此人们利用Yb³⁺对Tm³⁺离子的敏化作用广泛研制Yb³⁺/Tm³⁺共掺的上转换发光材料。Yb³⁺敏化Tm³⁺离子的上转换发光主要有二条荧光峰，分别对应蓝光跃迁¹G₄→³H₆和近红外跃迁³H₄→³H₆，波长分别为476nm和793nm。

目前已研制的Tm³⁺/Yb³⁺共掺上转换材料中，大多数材料的蓝光上转换发光很弱，近红外光的发光强度很大，因此蓝光上转换效率非常低，影响其能量转换效率和激光输出；也有少数的材料的蓝光上转换发光强度较强，但是它们的Tm³⁺与Yb³⁺离子的掺杂浓度较小，对于抽运光的吸收系数较小，使得蓝光上转换增益小，需要较高的泵浦功率(30mW以上)才能获得较强的蓝光上转换发光。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蓝光上转换发光强度强，Tm³⁺与Yb³⁺的掺杂浓度较高，抽运光的吸收系数较大，能量传递效率较高的Tm³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Tm³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃，该玻璃的摩尔百分比组成为：

组成          mol％

P₂O₅          55～65，

Al₂O₃         5～7，

BaO           10～16，

Na₂O          5～10，

La₂O₃         0～4，

Tm₂O₃         0.1～0.3，

Yb₂O₃         8～15。

所述的玻璃的摩尔百分比组成为P₂O₅：61mol％、Al₂O₃：6 mol％、BaO：12mol％、Na₂O：8mol％、La₂O₃：2.75mol％、Tm₂O₃：0.25mol％和Yb₂O₃：10mol％。