CN101265028A - 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101265028A
CN101265028A CNA2008100603770A CN200810060377A CN101265028A CN 101265028 A CN101265028 A CN 101265028A CN A2008100603770 A CNA2008100603770 A CN A2008100603770A CN 200810060377 A CN200810060377 A CN 200810060377A CN 101265028 A CN101265028 A CN 101265028A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
rare earth
liyf
preparation
earth ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008100603770A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101265028B (zh
Inventor
徐时清
邓德刚
鞠海东
赵士龙
王焕平
王宝玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN2008100603770A priority Critical patent/CN101265028B/zh
Publication of CN101265028A publication Critical patent/CN101265028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101265028B publication Critical patent/CN101265028B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃，其组分及其摩尔百分比含量为：SiO2：30～45，Al2O3：16～32，Li2O或Li2CO3：8～15，YF3：6～15，LiF：6～15，ReF3：0.1～8，其中ReF3为YbF3、ErF3、TmF3、HoF3和NdF3中的至少一种。其制备方法包括首先用熔融法制备出SiO2－Al2O3－Li2O－YF3－LiF－ReF3系玻璃，然后进行热处理得到微晶玻璃。本发明生产周期短、成本低，制得的微晶玻璃透明，物理化学性能优良；具有与稀土掺杂LiYF4晶体相似的光谱特性，良好的物理和激光特性，可用于激光器、光放大器和三维立体显示等领域。

Description

一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种稀土掺杂微晶玻璃，尤其是涉及一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
LiYF4晶体是一种CaWO4结构的晶体，其空间群为I41/a，晶格常数为a＝0.51711nm，c＝1.07485nm.LiYF4晶体比较适合用三价稀土离子替换Y3+掺杂，而没有电价不平衡的问题。从70年代开始，掺稀土元素的LiYF4晶体，尤其是Nd3+:LiYF4晶体，在激光领域得到了极大关注，从闪光灯泵浦到LD泵浦，均已得到了广泛的应用。近年来，掺Ho3+，Er3+，Tm3+等稀土元素的LiYF4晶体，在人眼安全(eye-safe)激光器方面也引起人们的重视，而掺Ce3+的LiYF4晶体，在紫外可调谐激光器方面的应用，也成为研究热点之一。
微晶玻璃是一种由基质玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，通过组分设计和热处理条件控制可使掺杂的稀土离子在微晶玻璃制备过程中优先沉积于微晶中，提供了类似晶体的局域环境，降低稀土离子的能量无辐射弛豫几率，从而提高其量子效率和发光效率。微晶玻璃兼有玻璃材料优良的成纤性能和晶体材料优良的量子效率的优点，另外还具有机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀和热稳定性能好等优越的综合性能，通过控制析出晶相和尺寸可以使微晶玻璃仍保持高度透明，已成为稀土离子掺杂基质材料的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微晶玻璃结构稳定且具有与稀土掺杂LiYF4晶体相似的光谱特性以及良好的物理特性，生产周期短、成本低、易于批量生产的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法。
本发明的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃，其特征是它的组分及其摩尔百分比含量为：
SiO2：        30～45
Al2O3：       16～32
Li2O或Li2CO3：8～15
YF3：         6～15
LiF：         6～15
ReF3：    0.1～8
其中ReF3为YbF3、ErF3、TmF3、HoF3和NdF3中的至少一种。
稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)SiO2-Al2O3-Li2O-YF3-LiF-ReF3系玻璃基体的熔制：
按权利要求1所说的摩尔百分比的配方称量各组分，将上述组分混合均匀，于1400～1500℃下熔化后，保温1～2小时，将玻璃熔体倒入模具内，然后进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时，再自然降温至室温，取出玻璃，用于微晶化热处理；
(2)LiYF3微晶玻璃制备：
根据玻璃的热分析(DTA)测试数据，将制得的玻璃在其第一析晶峰附近热处理1～6小时，然后自然降至室温，得到稀土离子掺杂的LiYF3微晶玻璃。
本发明的优点在于把稀土离子掺杂到合适配方的玻璃母体中，通过对玻璃材料的加热微晶化处理，使得稀土离子掺杂到结晶相的格位中，从而获得具有高的发光效应的均匀透明的大块微晶玻璃。这类稀土离子掺杂的LiYF4微晶玻璃兼玻璃与稀土掺杂LiYF4晶体的优点，同时具有晶体基质优异的光谱特性和玻璃基质的生产周期短、方法简单、成本低、易于批量生产，在制备工艺上能实现大尺寸、高掺杂等特点，可拉制成微晶玻璃光纤。经实验证明：按本发明配方和制备方法，析出稀土离子掺杂到LiYF4晶相，制得的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃透明，且物化性能优良，具有与稀土离子掺杂LiYF4晶体相似的光谱特性，通过改变掺杂量可以控制红绿光发射强度比例。可用于激光器、光放大器和三维立体显示等领域。
附图说明
图1是实施例1微晶化热处理后样品的X射线衍射(XRD)图；
图2是实施例1用980nm激光器泵浦的Er3+，Tm3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃的荧光光谱，图中实线表示热处理前样品荧光光谱曲线，虚线表示热处理后样品荧光光谱曲线；
图3是实施例2用980nm激光器泵浦的Er3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃的荧光光谱；
图4是实施例3用980nm激光器泵浦的Tm3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃的荧光光谱，图中实线表示热处理前样品荧光光谱曲线，虚线表示热处理后样品荧光光谱曲线；。
具体实施方式
以下结合实施例对发明作进一步详细描述。
实施例1：表1为实施例1的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃配方及析晶温度值。
表1
Figure A20081006037700051
具体制备过程如下：
第一步，按表1中的配方称量各组分，将上述组分混合均匀后倒进石英坩锅中熔化，熔化温度1400℃，保温2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时后，关闭马弗炉电源自然降温至室温，取出玻璃；
第二步，根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，得到第一析晶温度为640℃。将制得的玻璃置于马弗炉中在640℃热处理1小时，然后关闭马弗炉电源自然降温至室温。得到透明的Er3+，Tm3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃。
对制备的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃进行X射线衍射分析，得到玻璃经微晶化处理后的XRD图如图1所示，其结果如下：经过热处理得到的样品的XRD衍射峰与LiYF4晶相的标准XRD图的主要衍射峰相符，因此得到的材料是纯LiYF4析晶相的微晶玻璃，无其它杂质相。
通过TIAX550型荧光光谱仪对制备的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃的光谱性质测试(用980nm激光器泵浦)：本例制得的微晶玻璃具有激发蓝光(474nm)、绿光(525，540nm)和红光(660nm)发射的性能；比较热处理前后样品的光谱曲线可得，随着LiYF4微晶的析出，上转换发光有明显的增强，尤其是上转换红光的强度是相应的玻璃基体的发光强度的30倍(见图2)。
实施例2：表2为实施例2的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃配方及析晶温度值。
表2
Figure A20081006037700052
具体制备过程如下：
第一步，按表2中的配方称量各组分，将上述组分混合均匀后倒进石英坩锅中熔化，熔化温度1500℃，保温1小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时后，关闭马弗炉电源自然降温至室温，取出玻璃；
第二步，根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，得到第一析晶温度为640℃。将制得的玻璃置于马弗炉中在640℃热处理4小时，然后关闭马弗炉电源自然降温至室温。得到透明的Er3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃。
通过TIAX550型荧光光谱仪对制备的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃的光谱性质测试(用980nm激光器泵浦)：本例制得的微晶玻璃具有激发蓝光(408)、绿光(525，540nm)和红光(660nm)发射的性能；比较热处理前后样品的光谱曲线可得，未处理前，样品在980nm激光器(180mW)泵浦下，上转换发光不是很明显。通过热处理，随着LiYF4微晶的析出，上转换发光有明显的增强，尤其是上转换绿光和红光的强度增强比较明显(见图3)。
实施例3：表3为实施例3的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃配方及析晶温度值。
表3
Figure A20081006037700061
具体制备过程如下：
第一步，按表3中的配方称量各组分，将上述组分混合均匀后倒进石英坩锅中熔化，熔化温度1400℃，保温2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时后，关闭马弗炉电源自动降温至室温，取出玻璃；
第二步，根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，得到第一析晶温度为645℃。将制得的玻璃置于马弗炉中在645℃热处理6小时，然后关闭马弗炉电源自动降温至室温。得到透明的Tm3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃。
通过TIAX550型荧光光谱仪对制备的稀土离子掺杂的LiYF4微晶玻璃的光谱性质测试(用980nm激光器泵浦)：本例制得的微晶玻璃具有激发蓝光(478)和红光(660nm)发射的性能；比较热处理前后样品的光谱曲线可得，未处理前，样品在980nm激光器(180mW)泵浦下，上转换发光不是很明显。通过热处理，随着LiYF4微晶的析出，上转换发光有明显的增强，尤其是上转换蓝光和红光的强度增强比较明显(见图4)。
实施例4：表4为实施例4的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃配方及析晶温度值。
表4
Figure A20081006037700071
具体制备过程如下：
第一步，按表4中的配方称量各组分，将上述组分混合均匀后倒进石英坩锅中熔化，熔化温度1400℃，保温2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时后，关闭马弗炉电源自动降温至室温，取出玻璃；
第二步，根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，得到第一析晶温度为640℃。将制得的玻璃置于马弗炉中在640℃热处理4小时，然后关闭马弗炉电源自动降温至室温。得到透明的Ho3+，Yb3+:LiYF4微晶玻璃。
实施例5：表5为实施例5的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃配方及析晶温度值。
表5
具体制备过程如下：
第一步，按表5中的配方称量各组分，将上述组分混合均匀后倒进石英坩锅中熔化，熔化温度1400℃，保温2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时后，关闭马弗炉电源自动降温至室温，取出玻璃；
第二步，根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，得到第一析晶温度为650℃。将制得的玻璃置于马弗炉中在650℃热处理4小时，然后关闭马弗炉电源自动降温至室温。得到透明的Nd3+:LiYF4微晶玻璃。

Claims (2)

1.一种稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃，其特征是它的组分及其摩尔百分比含量为：
SiO2：        30～45
Al2O3：       16～32
Li2O或Li2CO3：8～15
YF3：         6～15
LiF：         6～15
ReF3：        0.1～8
其中ReF3为YbF3、ErF3、TmF3、HoF3和NdF3中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的稀土离子掺杂LiYF4微晶玻璃的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(1)SiO2-Al2O3-Li2O-YF3-LiF-ReF3系玻璃基体的熔制：
按权利要求1所说的摩尔百分比的配方称量各组分，将上述组分混合均匀，于1400～1500℃下熔化后，保温1～2小时，将玻璃熔体倒入模具内，然后进行退火，于玻璃转变温度下保温1小时，再自然降温至室温，取出玻璃，用于微晶化热处理；
(2)LiYF3微晶玻璃制备：
根据玻璃的热分析测试数据，将制得的玻璃在其第一析晶峰附近热处理1～6小时，然后自然降至室温，得到稀土离子掺杂的LiYF3微晶玻璃。
CN2008100603770A 2008-04-18 2008-04-18 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法 Expired - Fee Related CN101265028B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100603770A CN101265028B (zh) 2008-04-18 2008-04-18 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100603770A CN101265028B (zh) 2008-04-18 2008-04-18 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101265028A true CN101265028A (zh) 2008-09-17
CN101265028B CN101265028B (zh) 2011-05-18

Family

ID=39987752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100603770A Expired - Fee Related CN101265028B (zh) 2008-04-18 2008-04-18 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101265028B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101864595A (zh) * 2010-06-07 2010-10-20 长春理工大学 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法
CN102040337A (zh) * 2010-11-05 2011-05-04 温州大学 稀土掺杂钇铝石榴石微晶玻璃材料及其在白光led中的应用
CN102978701A (zh) * 2012-11-28 2013-03-20 宁波大学 一种Er3+/ Yb3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法
CN103951206A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的BaGdBr5微晶玻璃及其制备方法
CN103951231A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2YCl7微晶玻璃及其制备方法
CN103951196A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYI4微晶玻璃及其制备方法
CN103951232A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2LaCl7微晶玻璃及其制备方法
CN103951253A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiGdCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951225A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYBr4微晶玻璃及其制备方法
CN103951216A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的GdI3微晶玻璃及其制备方法
CN103951219A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的K2LaI5微晶玻璃及其制备方法
CN103951233A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951257A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuBr4微晶玻璃及其制备方法
CN103951199A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuI4微晶玻璃及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1955130A (zh) * 2005-10-24 2007-05-02 中国科学院福建物质结构研究所 一种玻璃陶瓷及其制备方法
CN1955129A (zh) * 2005-10-24 2007-05-02 中国科学院福建物质结构研究所 一种透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法
CN1966439A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 中国科学院福建物质结构研究所 一种掺钕玻璃陶瓷及其制备方法
CN101088946B (zh) * 2006-06-13 2011-10-26 中国科学院福建物质结构研究所 一种掺铒含氟化钇钠纳米晶的透明玻璃陶瓷及其制备和用途

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101864595A (zh) * 2010-06-07 2010-10-20 长春理工大学 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法
CN101864595B (zh) * 2010-06-07 2012-05-23 长春理工大学 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法
CN102040337A (zh) * 2010-11-05 2011-05-04 温州大学 稀土掺杂钇铝石榴石微晶玻璃材料及其在白光led中的应用
CN102978701A (zh) * 2012-11-28 2013-03-20 宁波大学 一种Er3+/ Yb3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法
CN102978701B (zh) * 2012-11-28 2015-09-30 宁波大学 一种Er3+/Yb3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法
CN103951231A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2YCl7微晶玻璃及其制备方法
CN103951233A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951232A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2LaCl7微晶玻璃及其制备方法
CN103951253A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiGdCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951225A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYBr4微晶玻璃及其制备方法
CN103951216A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的GdI3微晶玻璃及其制备方法
CN103951219A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的K2LaI5微晶玻璃及其制备方法
CN103951196A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYI4微晶玻璃及其制备方法
CN103951257A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuBr4微晶玻璃及其制备方法
CN103951199A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuI4微晶玻璃及其制备方法
CN103951206A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的BaGdBr5微晶玻璃及其制备方法
CN103951219B (zh) * 2014-05-08 2016-02-10 宁波大学 稀土离子掺杂的K2LaI5微晶玻璃及其制备方法
CN103951253B (zh) * 2014-05-08 2016-02-10 宁波大学 稀土离子掺杂的LiGdCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951231B (zh) * 2014-05-08 2016-03-16 宁波大学 稀土离子掺杂的Sr2YCl7微晶玻璃及其制备方法
CN103951233B (zh) * 2014-05-08 2016-05-04 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYCl4微晶玻璃及其制备方法
CN103951196B (zh) * 2014-05-08 2016-06-15 宁波大学 稀土离子掺杂的LiYI4微晶玻璃及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101265028B (zh) 2011-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101265028B (zh) 一种稀土掺杂LiYF4微晶玻璃及其制备方法
CN1326790C (zh) 稀土离子掺杂的yag微晶玻璃及其制备方法
CN102603194B (zh) 析出β-NaGdF4纳米晶的稀土掺杂微晶玻璃及其制备方法
CN104961343A (zh) 析出NaYF4纳米晶的稀土掺杂微晶玻璃及其制备方法
CN101239783A (zh) 稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃及其制备方法
CN101265026B (zh) 一种析出La2O3纳米晶的微晶玻璃及其制备方法
CN102765883B (zh) 一种钇铝石榴石微晶玻璃的制备方法
CN101723594A (zh) 稀土离子掺杂的透明氧氟锗酸盐微晶玻璃及其制备方法
CN102633436A (zh) 一种稀土离子掺杂氟氧钨硅酸盐上转换发光玻璃的制备方法
CN103073183B (zh) 一种制备稀土离子掺杂锗硅酸盐氟氧化物上转换发光玻璃的方法
CN102849953B (zh) 多稀土离子掺杂上、下转紫外发光玻璃陶瓷及其制备方法
CN102992630A (zh) 具有上/下转换发光特性的纳米结构玻璃陶瓷及其制备方法
CN1544369A (zh) 稀土离子掺杂的氧氟化物微晶玻璃及其制备方法
CN103865540B (zh) 一种碲酸盐玻璃基质下转换材料及制备方法
CN111732341B (zh) 一种双晶相微晶玻璃材料及制备方法
CN104355545A (zh) 具有吸收和转换双频光能力的透明玻璃陶瓷及其制备方法
CN105314860A (zh) 一种稀土离子掺杂的LaCl3微晶玻璃及其制备方法
CN104609732B (zh) 一种稀土离子掺杂的Ca4Y6(SiO4)6O微晶玻璃及其制备方法
CN102515528B (zh) 一种透明氟氧化物碲酸盐玻璃
RU2637540C1 (ru) Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика
CN105330164A (zh) 一种稀土离子掺杂的PbCl2微晶玻璃及其制备方法
CN105330163A (zh) 一种稀土离子掺杂的SrI2微晶玻璃及其制备方法
CN105314873A (zh) 一种稀土离子掺杂的CeBr3微晶玻璃及其制备方法
CN101239784A (zh) 一种用于彩色显示的微晶玻璃及其制备方法
CN105293928A (zh) 一种稀土离子掺杂的K2GdCl5微晶玻璃及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110518

Termination date: 20170418