[发明专利]一种稀土掺杂近红外发光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及近红外发光玻璃，特别是一种稀土掺杂近红外发光玻璃及其制备方法。

背景技术

稀土近红外发光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物医疗成像等方面有重要应用，因而受到广泛关注。

在稀土近红外发光基质材料中，发光玻璃由于易于制成光纤激光器而受到人们的普遍重视。目前，用于光纤激光器的基质材料多为石英玻璃和氟化物玻璃。石英玻璃虽然具有高的化学稳定性和热稳定性，但其声子能量较高，难以获得高的近红外发光效率。而氟化物玻璃虽然具有低的声子能量，高的发光效率，但其化学稳定性差，制备工艺复杂，与常规光纤熔接困难。因此，要解决目前面临的问题，需寻找新的基质材料。氟氧化物玻璃兼具氧化物玻璃和氟化物玻璃的优点，是一种理想的基质材料。它既具有氧化物玻璃高的化学稳定性和热稳定性，又具有氟化物玻璃低的声子能量，是一种高性能的光学基质材料。

2002年，Tikhomirov等报道了一种Er³⁺掺杂的SiO₂?Al₂O₃?CdF₂?PbF₂?ZnF₂氟氧化物玻璃，获得了1.54μm的近红外发光(Journal of Materials Science Letters (2002) 21：293–295)。2001年，Hayashi等报道了Tm³⁺掺杂的SiO₂?GeO₂?Al₂O₃?TiO₂?PbF₂氟氧化物玻璃，发现了1.4和1.8μm的近红外发光(Journal of Applied Physics (2001) 89：293–295)。在目前已有的报道中，氟氧化物玻璃基质中或含有剧毒的PbF₂和CdF₂等重金属氟化物，或含有价格昂贵的镧系氟化物、GeO₂和TeO₂等原料。此外，掺杂稀土离子所发射的近红外发光覆盖波段范围较为单一。这些问题都限制了材料的实际化应用，因此，需进一步寻找新型的合适的基质材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的无毒、环保、价格低廉且可在多个波段呈现近红外发光的稀土掺杂近红外发光玻璃。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术解决方案如下：一种稀土掺杂近红外发光玻璃，其关键技术在于：该玻璃的组成及摩尔份数如下：

SiO₂         45

Al₂O₃                10

Na₂O         15

ZnF₂                  30

RE₂O₃      0.5；

或者该玻璃的组成及摩尔份数如下

SiO₂                  45

Al₂O₃                 a

MO           b

MF₂                    30

RE₂O₃         0.5，

其中，a为Al₂O₃的摩尔份数，b为MO的摩尔份数，其中a+b=25；

所述MO为碱土金属氧化物中的一种或几种，MF₂为碱土金属氟化物中的一种或几种，RE₂O₃为稀土氧化物中的一种或几种。

所述a为6～15。

所述b为10～19。

所述的碱土金属氧化物为MgO、CaO或BaO中的一种或几种。

所述的碱土金属氟化物为MgF₂、CaF₂或BaF₂中的一种或几种。