CN110510875B - 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法 - Google Patents

提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110510875B
CN110510875B CN201910882363.5A CN201910882363A CN110510875B CN 110510875 B CN110510875 B CN 110510875B CN 201910882363 A CN201910882363 A CN 201910882363A CN 110510875 B CN110510875 B CN 110510875B
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
rare earth
fluorescence emission
ion doped
improving
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.)
Active
Application number
CN201910882363.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110510875A (zh
Inventor
杨中民
涂乐
唐国武
钱奇
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201910882363.5A priority Critical patent/CN110510875B/zh
Publication of CN110510875A publication Critical patent/CN110510875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110510875B publication Critical patent/CN110510875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/253Silica-free oxide glass compositions containing germanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/12Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,通过三价稀土金属氧化物控制多组分锗酸盐激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,从而提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,减少稀土发光离子团簇,获得增强的2μm波段荧光发射,且保证基质玻璃具有良好的抗析晶性能和机械加工性能以及较低的声子能量,为高增益的2μm波段有源光纤的研制提供关键基质材料。

Description

提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法
技术领域
本发明涉及2μm波段激光玻璃领域,具体涉及一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法。
背景技术
2μm波段激光位于人眼安全波长范围内且处于大气光传输的低损耗窗口,包含了1940nm附近的水吸收峰,在激光雷达、激光探测、激光医疗和环境监测等许多领域有重要应用价值。此外,2μm波段激光也是中红外激光(3-5μm)的理想泵浦源。目前,2μm波段光纤激光器已成为激光技术研究领域中的热点之一
产生2μm波段发光的稀土离子主要有Tm3+和Ho3+。在1988年,英国南安普顿大学D.C.Hanna等人制备出掺Tm3+石英玻璃单模光纤并构建了谐振腔,首次在光纤激光器中获得2μm波段激光输出,但是由于Tm3+的掺杂浓度很低,导致光纤的增益系数低,获得的激光斜率效率为13%,最高输出功率仅2.7mW。随后,研究人员通过共掺Ge或Al等优化掺Tm3+石英光纤,但是其掺杂浓度仍较低,导致激光输出效率和功率受限。这主要是因为石英玻璃存在固有的分相区,使得稀土离子掺杂浓度低,导致石英玻璃光纤在2μm波段的单位增益≤2dB/cm,从而限制了2μm波段光纤激光器的发展。
近些年来,研究人员将目光转向稀土离子溶解度高的多组分玻璃,主要为多组分的碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃和锗酸盐玻璃。然而,碲酸盐玻璃的机械加工性能差,抗激光损伤阈值低,从而限制了其实际应用。与硅酸盐玻璃相比,多组分锗酸盐玻璃具有更宽的红外透过范围、更低的声子能量和更高的激光效率,特别是已在军事和民用上获得实际应用的钡镓锗酸盐玻璃体系,是更为理想的2μm波段激光基质材料。目前,2μm波段多组分锗酸盐玻璃光纤中Tm3+掺杂浓度较低(≤5.5wt%),其单位增益较低(≤3.6dB/cm)。
具有高的发光效率的激光玻璃是研制高增益的有源玻璃光纤的核心材料,通过在激光玻璃中掺杂高浓度的稀土发光离子可实现其高效发光。然而,在玻璃中进行高浓度稀土离子掺杂时,稀土离子会发生团簇,从而降低了发光效率,限制了光纤的增益。因此,亟需一种能够提高基质玻璃中稀土发光离子的溶解度和分散性以实现高效发光的方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足,本发明的目的是提供一种提高稀土离子掺杂多组分锗酸盐激光玻璃2μm波段荧光发射的方法,为高增益的2μm波段有源光纤提供关键基质材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,通过三价稀土金属氧化物控制稀土发光离子掺杂的多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例在0.6~0.75之间,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,从而提高所述稀土发光离子在所述多组分锗酸盐激光玻璃中的掺杂浓度和分散性,减少稀土发光离子团簇,实现增强的2μm波段荧光发射。
进一步地,还同时保证所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT≥130℃,其中ΔT=Tx-Tg,,Tx表示玻璃开始析晶温度,Tg表示玻璃化转变温度)和机械加工性能(可采用机械冷加工来制备光纤预制棒)以及较低的声子能量(≤900cm-1),可用于制备为高增益的2μm波段有源光纤提供关键基质材料。
本发明的目的还通过以下技术方案实现:
一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,所述稀土发光离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成包括:
Figure BDA0002206265260000031
其中,R2O3为包含至少一种用于2μm波段发光的稀土发光离子的氧化物;Ln2O3为三价稀土金属氧化物中的一种或任几种的组合,Ln选自La、Y、Lu、Sc或Gd。
进一步地,所述用于2μm波段发光的稀土发光离子为Tm3+和/或Ho3+,其在所述多组分锗酸盐激光玻璃中的掺杂浓度不低于6wt%。
进一步地,所述R2O3还包括0~7.5wt%(以在所述稀土发光离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成中的占比计)敏化离子的氧化物,所述敏化离子选自Yb3+、Er3+、Pr3 +、Nd3+、Cr3+、Ce3+和Bi3+中的一种或任几种的组合。
进一步地,所述多组分锗酸盐激光玻璃的制备方法包括如下步骤:
将所述氧化物按配比称量好,混合均匀形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于高温井式炉中进行熔制得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用反应气氛法除水,同时通保护气体。
进一步地,所述熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好的不锈钢模具中,然后放入退火炉中进行退火。
进一步地,进行所述熔制的温度为1380~1500℃。
进一步地,所述熔制的时间为4~6h。
进一步地,所述不锈钢模具的预热温度为580~680℃;所述熔融的玻璃液在所述退火炉中先于温度为580~680℃条件下保温时间2~4小时,然后进行所述退火:在所述退火炉中以5~7℃/h的速度将所述退火炉的温度降至室温。
进一步地,所述反应气氛法除水的除水剂为CCl4和/或Cl2;所述保护气体为Ar或O2
本发明的原理及优点如下:
稀土发光离子的掺杂浓度和分散性与基质玻璃的网络结构密切相关,而玻璃中非桥氧和桥氧的比例能反映玻璃的网络结构的自由度,玻璃网络结构的自由度太大(即玻璃网络结构太疏松,稀土发光离子间距离过大,不利于稀土离子间的能量传递)或太小(即玻璃网络结构太致密,稀土发光离子易团簇,易发生浓度淬灭,使得发光效率很低)都不利于荧光发射和光纤的单位增益的提高。因此,通过控制玻璃中非桥氧和桥氧的比例在一定范围内,就可以调整玻璃网络结构的自由度,从而提高基质玻璃中稀土离子的掺杂浓度和分散性,实现高效发光。
具体地,根据拉曼测试结果可知,钡镓锗酸盐玻璃(BaO-Ga2O3-GeO2)的拉曼振动带主要位于中频区域400-600cm-1和高频区700-1000cm-1。其中,中频区的拉曼峰分别为T-O-T(T为Ge或Ga)的对称伸缩和弯曲振动叠加引起,对玻璃基质中[GeO4]四面体和[GaO4]四面体构成的环的大小(一般为四元环和三元环)比较敏感;高频区的拉曼带主要由[GeO4]四面体和[GaO4]四面体中T-O-T或者O-T-O-(O-是非桥氧)的不对称伸缩振动叠加而成,通常包括位于800cm-1附近的2个非桥氧原子的Q2和位于900cm-1附近的1个非桥氧原子振动Q3。与碱金属相比,三价稀土金属阳离子(如Ln3+,一般不作为激活离子)具有更大的场强,且与稀土离子具有相似的物化特性,可以作为玻璃网络修饰体添加到玻璃中来调整玻璃的网络结构,它们与O2-结合的能力比Ge4+和Ga3+与O2-结合的能力强。因此,当三价稀土金属氧化物加入到钡镓锗酸盐玻璃中,三价稀土金属阳离子会使得Ge-O和Ga-O断裂,从而与O2-结合,同时[GeO4]四面体和[GaO4]四面体构成的四元环减少,三元环增多,使得玻璃网络结构中非桥氧(NBO)增多,玻璃网络结构的自由度增大,且最大声子能量降低。当玻璃网络结构的自由度在一定范围内增大时,一方面,有利于稀土发光离子在玻璃中的分散,从而减少其团簇,提高稀土发光离子在玻璃中的溶解度,从而获得高的单位增益;另一方面,基质玻璃的最大声子能量降低将有助于减少非辐射跃迁(稀土离子的中红外2μm波段发光对基质玻璃的声子能量很敏感,大的声子能量会导致大的非辐射跃迁,从而大大降低其2μm波段发光强度),增强2μm波段的荧光发射。但当玻璃网络结构的自由度过大时,会导致稀土发光离子间的距离过大,不利于能量传递,其发光性能会降低,同时玻璃的抗析晶性能和机械加工性能也会大大降低。
此外,根据J-O理论,Ω2对稀土离子配位环境的对称性及其配位负离子之间的共价性最为敏感,计算得到稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的J-O参数Ω2随着三价稀土金属氧化物的加入而变小,表明稀土发光中心(Tm3+和/或Ho3+)离子周围环境的对称性提高,分散性变好,有利于增强其2μm波段荧光发射。
基于此,本发明提供了一种提高稀土离子掺杂多组分锗酸盐激光玻璃2μm波段荧光发射的方法,通过三价稀土金属氧化物控制稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃中的非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,从而提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,获得增强的2μm波段荧光发射。
与现有技术相比,本发明具有以下显著的有益效果:
(1)通过本发明的方法制备的稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃,相比于未掺入三价金属氧化物的玻璃,在808nm的激光二极管泵浦下可以获得增强的2μm波段荧光发射,且可以实现稀土发光离子(如Tm3+和/或Ho3+)在多组分锗酸盐玻璃中的高浓度掺杂(如≥6wt%)和良好的分散性,同时该激光玻璃具有良好的抗析晶性能(如ΔT≥130℃)和机械加工性能(可采用机械冷加工来制备光纤预制棒)以及较低的声子能量(如≤900cm-1);
(2)本发明制备的稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃可用于制备2μm波段的单位增益>5.8dB/cm的有源光纤;
(3)本发明通过对多组分锗酸盐激光玻璃的组分进行设计和调整,从而调控其玻璃网络结构,最终获得增强的2μm波段荧光发射,可为其他波段的高性能的激光玻璃的研制提供思路。
附图说明
图1为实施例1中制备的高掺Tm3+多组分锗酸盐激光玻璃在808nm波长的激光泵浦下的荧光光谱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的作进一步详细的说明,但本发明的实施方式不限于此,对未特别说明的工艺参数,可参照常规技术进行。
实施例1:
通过三价稀土金属氧化物Y2O3和Lu2O3控制多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,实现增强的2μm波段荧光发射。同时保证锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT=130℃)和机械加工性能以及较低的声子能量。
具体地,所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成为:
Figure BDA0002206265260000071
将各氧化物(纯度≥99.99%)按配比称量好,充分混合均匀后形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于1420℃高温井式炉中进行熔制4.5h,得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用CCl4进行反应气氛法除水,同时通O2作为保护气体。熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好(600℃预热)的不锈钢模具中,然后放入已升温至略低于所述玻璃的玻璃转变温度的退火炉中,在600℃保温2h后以5.5℃/h的速度降至室温。
把退火后的样品加工成10×10×1.0mm3的玻璃片并两面抛光,在808nm波长的激光泵浦下测试其荧光光谱,与基质玻璃(即未添加Y2O3和Lu2O3,且熔制工艺和测试条件一致)相比,其2μm波段最强发光强度提高了64%,如附图1所示。同时,对玻璃样品进行了拉曼光谱测试,发现在添加Y2O3和Lu2O3后,玻璃的最大声子能量从900cm-1降至864cm-1,非桥氧增多,玻璃网络结构的自由度提高,有利于提高稀土发光离子的分散性和溶解度。通过XPS测试,可定量分析玻璃样品中非桥氧和桥氧的比例。与基质玻璃相比,其非桥氧和桥氧的比例从0.55提高至0.6。
实施例2:
通过三价稀土金属氧化物Y2O3控制多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,提高玻璃中稀土发光离子的掺杂浓度和分散性,实现增强的2μm波段荧光发射。同时保证锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT=162℃)和机械加工性能以及较低的声子能量。
具体地,所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成为:
Figure BDA0002206265260000081
将各氧化物(纯度≥99.99%)按配比称量好,充分混合均匀后形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于1380℃高温井式炉中进行熔制4h,得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用CCl4进行反应气氛法除水,同时通O2作为保护气体。熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好(580℃预热)的不锈钢模具中,然后放入已升温至略低于所述玻璃的玻璃转变温度的退火炉中,在580℃保温3h后以7℃/h的速度降至室温。
把退火后的样品加工成10×10×1.0mm3的玻璃片并两面抛光,在808nm波长的激光泵浦下测试其荧光光谱,与基质玻璃(即未添加Y2O3,且熔制工艺和测试条件一致)相比,其2μm波段最强发光强度提高了158%。同时,对玻璃样品进行了拉曼光谱测试,发现在添加Y2O3后,玻璃的最大声子能量从950cm-1降至870cm-1,非桥氧增多,玻璃网络结构的自由度提高,有利于提高稀土发光离子的分散性和溶解度。通过XPS测试,可定量分析玻璃样品中非桥氧和桥氧的比例。与基质玻璃相比,其非桥氧和桥氧的比例从0.5提高至0.65。
实施例3:
通过三价稀土金属氧化物Lu2O3控制多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃的网络结构的自由度的可控性调整,提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,实现增强的2μm波段荧光发射。同时保证锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT=165℃)和机械加工性能以及较低的声子能量。
具体地,所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成为:
Figure BDA0002206265260000091
将各氧化物(纯度≥99.99%)按配比称量好,充分混合均匀后形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于1450℃高温井式炉中进行熔制5h,得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用CCl4进行反应气氛法除水,同时通Ar作为保护气体。熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好(620℃预热)的不锈钢模具中,然后放入已升温至略低于所述玻璃的玻璃转变温度的退火炉中,在620℃保温2h后以6℃/h的速度降至室温。
把退火后的样品加工成10×10×1.0mm3的玻璃片并两面抛光,在808nm波长的激光泵浦下测试其荧光光谱,与基质玻璃(即未添加Lu2O3,且熔制工艺和测试条件一致)相比,其2μm波段最强发光强度提高了236%。同时,对玻璃样品进行了拉曼光谱测试,发现在添加Lu2O3后,玻璃的最大声子能量从913cm-1降至873cm-1,非桥氧增多,玻璃网络结构的自由度提高,有利于提高稀土发光离子的分散性和溶解度。通过XPS测试,可定量分析玻璃样品中非桥氧和桥氧的比例。与基质玻璃相比,其非桥氧和桥氧的比例从0.52提高至0.68。
实施例4:
通过三价稀土金属氧化物Sc2O3控制多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,实现增强的2μm波段荧光发射。同时保证锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT=190℃)和机械加工性能以及较低的声子能量。
具体地,所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成为:
Figure BDA0002206265260000101
将各氧化物(纯度≥99.99%)按配比称量好,充分混合均匀后形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于1500℃高温井式炉中进行熔制6h,得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用Cl2进行反应气氛法除水,同时通Ar作为保护气体。熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好(680℃预热)的不锈钢模具中,然后放入已升温至略低于所述玻璃的玻璃转变温度的退火炉中,在680℃保温4h后以7℃/h的速度降至室温。
把退火后的样品加工成10×10×1.0mm3的玻璃片并两面抛光,在808nm波长的激光泵浦下测试其荧光光谱,与基质玻璃(即未添加Sc2O3,且熔制工艺和测试条件一致)相比,其2μm波段最强发光强度提高了275%。同时,对玻璃样品进行了拉曼光谱测试,发现在添加Sc2O3后,玻璃的最大声子能量从926cm-1降至845cm-1,非桥氧增多,玻璃网络结构的自由度提高,有利于提高稀土发光离子的分散性和掺杂浓度。通过XPS测试,可定量分析玻璃样品中非桥氧和桥氧的比例。与基质玻璃相比,其非桥氧和桥氧的比例从0.54提高至0.72。
实施例5:
通过三价稀土金属氧化物La2O3控制多组分锗酸盐(BaO-Ga2O3-GeO2)激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,提高稀土发光离子在基质玻璃中的掺杂浓度和分散性,实现增强的2μm波段荧光发射。同时保证锗酸盐激光玻璃具有良好的抗析晶性能(ΔT=150℃)和机械加工性能以及较低的声子能量。
具体地,所述稀土离子掺杂的多组分锗酸盐激光玻璃的氧化物组成为:
Figure BDA0002206265260000111
将各氧化物(纯度≥99.99%)按配比称量好,充分混合均匀后形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于1480℃高温井式炉中进行熔制5.5h,得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用Cl2进行反应气氛法除水,同时通Ar作为保护气体。熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好(660℃预热)的不锈钢模具中,然后放入已升温至略低于所述玻璃的玻璃转变温度的退火炉中,在660℃保温3h后以6.5℃/h的速度降至室温。
把退火后的样品加工成10×10×1.0mm3的玻璃片并两面抛光,在808nm波长的激光泵浦下测试其荧光光谱,与基质玻璃(即未添加La2O3,且熔制工艺和测试条件一致)相比,其2μm波段最强发光强度提高了357%。同时,对玻璃样品进行了拉曼光谱测试,发现在添加La2O3后,玻璃的最大声子能量从933cm-1降至840cm-1,非桥氧增多,玻璃网络结构的自由度提高,有利于提高稀土发光离子的分散性和溶解度。通过XPS测试,可定量分析玻璃样品中非桥氧和桥氧的比例。与基质玻璃相比,其非桥氧和桥氧的比例从0.50提高至0.75。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:通过三价稀土金属氧化物控制稀土发光离子掺杂的钡镓锗酸盐激光玻璃中非桥氧和桥氧的比例在0.6~0.75之间,实现对玻璃网络结构的自由度的可控性调整,从而提高所述稀土发光离子在所述钡镓锗酸盐激光玻璃中的掺杂浓度和分散性,减少稀土发光离子团簇,实现增强的2μm波段荧光发射。
2.根据权利要求1所述的提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述稀土发光离子掺杂的钡镓锗酸盐激光玻璃的氧化物组成包括:
Figure FDA0002400611820000011
其中,R2O3包含至少一种用于2μm波段发光的稀土发光离子的氧化物;Ln2O3为三价稀土金属氧化物中的一种或任几种的组合,Ln选自La、Y、Lu、Sc或Gd。
3.根据权利要求2所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述用于2μm波段发光的稀土发光离子为Tm3+和/或Ho3+
4.根据权利要求2所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述R2O3中还包括0~7.5wt%敏化离子的氧化物,所述敏化离子选自Yb3+、Er3 +、Pr3+、Nd3+、Cr3+、Ce3+和Bi3+中的一种或任几种的组合。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述钡镓锗酸盐激光玻璃的制备方法包括如下步骤:
将所述氧化物按配比称量好,混合均匀形成混合料后放入氧化铝坩埚中,并置于高温井式炉中进行熔制得到熔融的玻璃液,搅拌均匀,期间采用反应气氛法除水,同时通保护气体。
6.根据权利要求5所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述熔融的玻璃液经澄清后快速浇注到已经预热好的不锈钢模具中,然后放入退火炉中进行退火。
7.根据权利要求5所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:进行所述熔制的温度为1380~1500℃。
8.根据权利要求5所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述熔制的时间为4~6h。
9.根据权利要求6所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述不锈钢模具的预热温度为580~680℃;所述熔融的玻璃液在所述退火炉中先于温度为580~680℃条件下保温时间2~4小时,然后进行所述退火:在所述退火炉中以5~7℃/h的速度将所述退火炉的温度降至室温。
10.根据权利要求5所述的一种提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法,其特征在于:所述反应气氛法除水的除水剂为CCl4和/或Cl2;所述保护气体为Ar或O2
CN201910882363.5A 2019-09-18 2019-09-18 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法 Active CN110510875B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910882363.5A CN110510875B (zh) 2019-09-18 2019-09-18 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910882363.5A CN110510875B (zh) 2019-09-18 2019-09-18 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110510875A CN110510875A (zh) 2019-11-29
CN110510875B true CN110510875B (zh) 2020-05-05

Family

ID=68632689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910882363.5A Active CN110510875B (zh) 2019-09-18 2019-09-18 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110510875B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110927866B (zh) * 2019-12-17 2021-01-22 华南理工大学 高增益的稀土掺杂锗酸盐玻璃芯复合玻璃光纤及器件
CN114349355B (zh) * 2022-01-21 2022-11-25 广东工业大学 一种1.7μm波段激光产生用的稀土掺杂多组分氧化物玻璃光纤及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101121574B (zh) * 2007-07-24 2011-05-04 宁波大学 一种掺铥锗酸盐激光玻璃及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110510875A (zh) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101117271B (zh) 镱铋共掺的磷酸盐基光学玻璃及其制备方法
CN111377609B (zh) 一种室温下具有中红外3.9 μm发光特性的透明玻璃的制备方法
CN102659313B (zh) 近红外宽带发光铒铥共掺铋酸盐激光玻璃及其制备方法
CN109704569B (zh) 一种zbya氟化物玻璃及其制备方法
CN110510875B (zh) 提高稀土离子掺杂锗酸盐玻璃2μm波段荧光发射的方法
CN102211873A (zh) 3μm发光掺稀土离子氟锗酸盐激光玻璃及其制备方法
Markiewicz et al. Spectroscopic properties of the silicate-gallo-germanate glasses and glass-ceramic optical fiber co-doped with Ni2+/Er3+
CN105271727B (zh) 铒掺杂中红外发光氟锆锌基玻璃及其制备方法
CN116253512B (zh) 一种可抑制伽马射线辐照暗化的锗酸盐玻璃及其制备方法
CN116119925A (zh) 一种掺铥氟碲酸盐玻璃、制备方法及其应用
CN113754279B (zh) 一种高掺铒中红外3.5微米激光玻璃及其制备方法
CN112110648B (zh) 一种钬镱共掺杂氧卤体系中红外玻璃及其制备方法
CN110304831B (zh) Dy-Ag共掺硅酸盐防溅射板玻璃及其制备方法
CN112876069A (zh) 一种Ho3+/Eu3+共掺杂的可产生3.9μm中红外波段荧光的氟铟玻璃
CN112876068A (zh) 一种抗γ射线辐照暗化的锗酸盐玻璃及其制备方法与应用
CN105948511A (zh) 一种近红外发光透明玻璃陶瓷及其制备方法
CN109180010B (zh) 一种高增益的Tm3+/Ho3+共掺多组分锗酸盐玻璃单模光纤及其制备方法
CN111606562A (zh) 中红外发光稀土掺杂氟化物纳米晶体玻璃材料制备方法
CN114455845B (zh) 一种Er3+/Yb3+/Nd3+共掺近红外超宽带发射碲酸盐光纤玻璃及其制备方法
CN104692656A (zh) 2μm石英光纤芯棒玻璃及其制备方法
CN112919814B (zh) 一种Pr3+/Ho3+掺杂ZAlFB光纤玻璃及其制备方法
CN114180835B (zh) 一种具有超宽带近红外荧光发射的稀土掺杂玻璃及其制备方法和应用
CN108147659A (zh) 一种光纤放大器用铒铈共掺铋酸盐激光玻璃及其制备方法
CN115710087B (zh) 一种高浓度掺杂中红外氟铟激光玻璃及其制备方法
CN108083637B (zh) 一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant