[发明专利]中红外铒离子掺杂全氟化物玻璃

说明书

本发明提供了一种高稳定性的中红外铒离子掺杂的全氟化物玻璃，该玻璃的摩尔百分比组成范围为：27ZrF4‑25HfF4‑(20‑z)BaF2‑0.75SrF2‑0.25CaF2‑4LaF3‑3AlF3‑(20‑x‑y)NaF‑xLiF‑yKF‑zErF3(mol％)。其中2≤x≤7；3.5≤y≤6.7；0.5≤z≤6。采用熔融淬冷法，制备了高稳定性的中红外铒离子掺杂全氟化物玻璃。本发明的玻璃通过离子改性，玻璃的稳定性得到很大的提升，在可见光和红外波段透过率高，且荧光寿命也显著增强。

技术领域：

本发明涉及玻璃材料技术领域，具体涉及一种中红外铒离子掺杂全氟化物玻璃。

背景技术：

根据国防安全等方面的需求，3～5μm中红外波段的光纤激光器受到高度关注，成为光电对抗核心。目前，中红外光纤激光器的增益介质分为三大类：重金属氧化物玻璃、硫化物玻璃和重金属氟化物玻璃。其中，重金属氧化物玻璃化学稳定性好、非线性折射率高，但是其声子能量大，在中红外波段无法透过，所以不适用于中红外光纤激光器的增益介质。硫化物玻璃红外透过区域广、光学间隙宽、自由电子跃迁造成的能量吸收少，损耗低，但其在高温下易熔化，损伤阈值比较小。而重金属氟化物玻璃红外透过范围宽，稀土离子溶解率高，声子能量低(大约为400cm^-1)，可降低激活离子的无辐射跃迁。其在理论上具有极低的损耗(10^-3dB/km)。远优于氧化物光纤和硫系光纤，成为红外激光器的核心基础材料。

氟化物玻璃光纤最有望成为中红外光纤激光器的核心基础材料，而氟化物玻璃无疑是氟化物玻璃光纤的核心。目前，氟化物玻璃光纤的实际损耗为0.05dB/m，远高于理论损耗(10^-3dB/km)，这是由于氟化物玻璃仍存在许多不足的地方：氟化物玻璃稳定性差，易出现不均匀区和析晶的现象，从而增加了玻璃的散射损耗。另外氟化物玻璃较低的熔化温度使其很难与石英传输光纤有效熔接，这使得氟化物玻璃光纤在实用性能方面远低于预期。因此，制备高稳定性的中红外氟化物玻璃势在必行。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种中红外铒离子掺杂全氟化物玻璃，从而提高氟化物玻璃稳定性。

为了达到上述目的，本发明的氟化物玻璃的组分如下：27ZrF₄-25HfF₄-(20-z)BaF₂-0.75SrF₂-0.25CaF₂-4LaF₃-3AlF₃-(20-x-y)NaF-xLiF-yKF-zErF₃(mol％)。其中2≤x≤7；3.5≤y≤6.7；0.5≤z≤6。

进一步地，所述全氟化物玻璃稳定性得到很大的提高，ΔT≥88℃。

进一步地，所述全氟化物玻璃在0.4-7.0μm的平均线性透过率≥90％

进一步地，所述全氟化物玻璃50％透过率处的红外截止边≥8.0μm，紫外截止边≤0.21μm。

进一步地，所述全氟化物玻璃的荧光寿命显著增强，在2.7μm处其荧光寿命≥3ms，1.5μm处其荧光寿命≥16.5ms。

发明的技术效果：

现有的氟化物玻璃的稳定性比较差，ΔT一般在80℃左右，本发明与现有的氟化物玻璃相比，稳定性得到了很大的提升(ΔT≥88℃)。

现有的氟化物玻璃在红外的透过受到组分的限制很大，特别是如果掺有氧化物，氧化物的声子能量很高，所以氧化物玻璃在红外区域透过率很低。而本发明采用的材料是全氟化物，很大程度上拓展了玻璃在红外领域的应用。本发明全氟化物玻璃在0.4-7.0μm的平均线性透过率≥90％，并且在50％透过率处的红外截止边≥8.0μm，紫外截止边≤0.21μm。能够满足超宽波段玻璃光纤的应用需求。

附图说明：