[发明专利]Er3+,Yb3+:Al2O3透明陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种Er³⁺,Yb³⁺:Al₂O₃透明陶瓷，在Al₂O₃基透明陶瓷中掺入Er³⁺、Yb³⁺，获得Er³⁺、Yb³⁺掺杂Al₂O₃透明陶瓷，属于光学功能材料技术领域。

背景技术

稀土掺杂透明陶瓷能够作为激光增益介质。与单晶、玻璃激光介质材料相比，透明陶瓷除了在制备方面有许多优点外，还具有陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，还具有高于玻璃的热导率、硬度、抗热冲击能力，同时具有玻璃的光学性能。透明陶瓷将逐步替代单晶光学材料。

Al₂O₃基透明陶瓷同样硬度高、热导率高、耐磨性高、稳定性好、密度高、热膨胀系数低，这些优点使其能够承受更强的高能辐射，适用的环境范围更广。例如其热导率约为YAG的三倍，这使得Al₂O₃基透明陶瓷成为一种理想的高效陶瓷闪烁体和高功率激光器激光增益介质材料。

公开号为CN1727303A的一件中国专利申请公开了Mg、Ti共掺的A1₂O₃晶体材料及其透明激光陶瓷的制备方法，由Mg维持Ti保持三价，该透明陶瓷能够在790 nm波长有Ti³⁺的荧光发射峰。公开号为CN1778758A的一件中国专利申请公开了Cr⁴⁺:A1₂O₃透明激光陶瓷材料的制备方法，即Cr⁴⁺:A1₂O₃透明陶瓷，在室温下用970 nm的泵浦光源对该陶瓷激光材料进行激发，其荧光发射波长从1157 nm到1287 nm，发射峰位于1220 nm，半高宽为37 nm，因此，该陶瓷材料可用作红外波段的可调谐激光介质，用作飞秒超快激光器，输出超短激光脉冲，经非线性转换，可输出600 nm左右的可见光范围的激光。公开号为CN101560102A的一件中国专利申请公开了C掺杂α-Al₂O₃透明陶瓷热释光和光释光材料的制备方法，根据检测实验证实，C掺杂α-Al₂O₃透明陶瓷具有较优异的热释光特性，在⁹⁰Srβ射线辐照下测得的热释峰值位于491 K，该材料可用于辐射剂量测量材料。

然而，1.5 μm波段的激光在医学研究和应用领域、光通讯以及军事科技领域具有重要的应用，Al₂O₃透明陶瓷的特点恰好也能够满足这些领域的特殊要求。

发明内容

为了获得一种Al₂O₃基透明陶瓷材料，该材料能够由980 nm的光激发，发射1.53 μm红外光，我们发明了一种Er³⁺,Yb³⁺:Al₂O₃透明陶瓷。

本发明之Er³⁺,Yb³⁺:Al₂O₃透明陶瓷具有六方晶系结构，在A1₂O₃晶胞中有三个六配位的八面体结构，其中二个八面体被Al占据，另有一个空着，其特征在于，所述Er³⁺,Yb³⁺:Al₂O₃透明陶瓷化学分子式为：(Al_1-x-y Er_xYb_y)₂O₃，其中x为掺杂离子Er³⁺的摩尔分量，且0.005≤x≤0.04，y为掺杂离子Yb³⁺的摩尔分量，且y/x=9。