[发明专利]一种大发射截面掺镱氟磷酸盐玻璃及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及氟磷酸盐激光玻璃，特别是一种大发射截面掺镱氟磷酸盐玻璃及其制备方法。

 

背景技术

由于具有长的荧光寿命，高的发射效率及强的发射强度，镱掺杂激光玻璃被认为是一种有潜质的光纤激光器基质材料。在镱离子掺杂的激光玻璃中，氟磷酸盐玻璃由于具有优异的性能展现出了很好的应用潜力，包括低的声子能量，低非线性折射率，紫外到近红外的宽透过范围，镱离子的高溶解度，以及好的热稳定性及化学稳定性等性能。

对镱掺杂的激光玻璃而言，荧光寿命τ_f及受激发射截面σ_emi是衡量玻璃增益性能的两个非常重要的参数。一般来说，镱掺杂的氟磷酸盐玻璃比磷酸盐玻璃具有更长的荧光寿命，但其受激发射截面（σ_emi＜0.6 pm²）远低于磷酸盐玻璃(1~2 pm²)。因此制备一种大发射截面的氟磷酸盐玻璃将会更具有实用价值。

目前报道的氟磷酸盐玻璃大多为低折射率的氟铝酸盐基玻璃，氟铝酸盐对镱离子的极化率小，具有较低的受激发射截面。根据J-O理论，受激发射截面与(n²+2)²/n计算值成一定的正比关系，这对于设计玻璃配方有一定的指导意义。

对于掺镱的氟磷酸盐玻璃而言，受激发射截面受 [YbO₆]网格的非对称性和[Yb-O]共价性的影响。Zr⁴⁺离子具有大的极化强度，引入后可以增大基质玻璃的整体极化率，同时重金属离子的引入增大了玻璃的折射率。因此包含ZrF₄的镱掺杂氟磷酸盐玻璃有可能具有大的发射截面。

 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种增益系数较大，析晶稳定性能好的大发射截面掺镱氟磷酸盐玻璃及其制备方法。

技术方案： 本发明的大发射截面掺镱氟磷酸盐玻璃的摩尔百分比组成为：

BaO： 4 – 10 mol %，

Al₂O₃：1 - 5 mol %，

P₂O₅：10 - 20 mol %，

ZrF₄：15 - 25 mol %，

SrF₂：12 - 15 mol %，

BaF₂：13 - 18 mol %，

PbF₂：15 - 20 mol %，

上述组分和为100 mol %，Yb₂O₃按照重量比外掺1wt%。

在该玻璃的摩尔百分比组成中还可以加入：

CaF₂ 5 - 10 mol %、TeO₂ 5-10 mol%、Bi₂O₃ 5-10 mol%或Nb₂O₅ 5-10 mol%。

本发明的大发射截面掺镱氟磷酸盐玻璃的制备方法的步骤如下：

首先，按配方称取原料，充分混合均匀后加入石墨坩埚中；然后，把石墨坩埚置于石英罩中通氩气15min后石墨坩埚加盖，高频炉迅速升温至900~1000℃保温30min；最后，关闭高频炉通入氩气迅速降温；取出玻璃置于已升温至其玻璃化转变温度T_g的马弗炉中保温4小时，然后以每小时10℃的降温速度退火至室温。

上述组份中原料纯度都为4 N。

有益效果：本发明的掺镱氟磷酸盐玻璃，重金属氟化物（ZrF₄、PbF₂）含量较高，不包含降低折射率效果明显的AlF₃，加入适量偏磷酸铝及偏磷酸钡有利于优化网络结构改善玻璃的热稳定性，并提高玻璃低温粘度。该掺镱氟磷酸盐玻璃具有高受激发射截面，大增益系数及好的热稳定性等优点，是实现高功率高增益的理想介质材料。

 

附图说明

图1是实施例7的荧光光谱及受激发射截面图，

图2是实施例7的荧光寿命衰减曲线。

 

具体实施方案

以下结合具体实施例对本发明作进一步的描述。