CN1325410C - 铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型玻璃材料，尤其是一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃包括如下组分，以摩尔百分比计：GeO2 55%；BaCO310%；ZnO 10%；M2CO3 5%；Yb2O3 1%；Er2O3 0.5%；其中M为碱金属。经实验证明，本发明掺铒氧氟锗酸盐玻璃具有高的转变温度、高的稳定性。在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。该玻璃可以作为一种良好的上转换基质材料。

Description

铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型玻璃材料，尤其是一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
掺铒材料上转换发光在彩色显示、光存储、光电子以及医疗诊断方面有着巨大的应用前景，近些年来受到广泛研究。例如在光盘存储中，由于光盘存储的信息量是“读写头”激光波长倒数的平方的函数，若用短波长的蓝绿光激光器替代红光“读写头”，可将现有的光盘容量提高约4倍.据报道，日本Sony公司的研究人员利用515nm激光器，已成功地制成了容量7.7G比特的光盘存储系统。在激光打印设备中，蓝绿光激光器可以提高打印速度和分辨率。与晶体材料相比，玻璃材料便于加工成光波导和光纤，因而成为一种极具竞争力的蓝绿光激光器用基质材料(参见在先技术P.V.dos Santos，M.V.D.Vermelho，E.A.Gouveia，Efficientenergy upconversion emission in Tm3+/Yb3+-codoped TeO2-based opticalglasses excited at 1.064μm，Appl.Phys.Lett.，90(2001)6550-6552)。影响上转换发光效率的主要因素是基质材料的最大声子能，最大声子能越小，非辐射弛豫速率就越小，上转换效率也就越高。玻璃的最大声子能由低到高的排序为：氧氟锗酸盐玻璃＜锗酸盐玻璃＜硅酸盐玻璃＜磷酸盐玻璃＜硼酸盐玻璃。因而氧氟锗酸盐玻璃的上转换发光效率远高于锗酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和硼酸盐玻璃。(参见在先技术Zhongmin Yang，Shiqing Xu，Lili Hu，Zhonghong Jiang.Thermalanalysis and optical properties of Yb3-/Er3--codoped oxyfluoridegermanate glasses，J.Opt.Soc.Am.B21(2004)951)。此外，氧氟锗酸盐玻璃具有很高的机械强度、热稳定性和化学稳定性，能够满足实际应用的要求。因而，探索新型氧氟锗酸盐玻璃很有实际意义。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃，其包括如下组分，以摩尔百分比计：
GeO2           55％；
BaCO3          10％；
ZnO            10％；
M2CO3          5％；
Yb2O3          1％；
Er2O3          0.5％；
其中：M为碱金属。
上述的铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃，还可包括摩尔百分比为0～18.5％的PbO。
上述的铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃，还可包括摩尔百分比为0～18.5％的PbF2。
一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃的制备方法，步骤如下：
①：按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入坩埚中，置于1100～1200℃的电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；
③：玻璃熔融后，降温至1050～1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1100～1200℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温即可。
经实验证明：本发明掺铒氧氟锗酸盐玻璃具有高的转变温度、高的稳定性。在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。该玻璃可以作为一种良好的上转换基质材料。
附图说明：
图1为本发明铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃的上转换图。
具体实施方式：
组分  (mol％)   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
 GeO2PbOPbF2BaCO3ZnOM2CO3Yb2O3Er2O3Tg(℃)Tx(℃)     5518.501010510.5475-     5513.551010510.5460-     554.5141010510.5445-     55018.51010510.5420-
注：Tg为玻璃转变温度，Tx为析晶起始温度(四个实施例中均没有析晶现象出现)，M为碱金属。
上述为本发明铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃的4个具体实施例表1。
实施例1：
组成如表1中实施例1所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入刚玉坩埚中，置于1200℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1200℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至475℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为475℃，并且在475℃以上没有析晶现象出现，说明该玻璃稳定性很高。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例2：
组成如表1中实施例2所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1200℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1200℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至460℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为460℃，并且在460℃以上没有析晶现象出现，说明该玻璃稳定性很高。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例3：
组成如表1中实施例3所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1150℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1100℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1150℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至445℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为445℃，并且在445℃以上没有析晶现象出现，说明该玻璃稳定性很高。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例4：
组成如表1中实施例4所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1100℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1050℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1100℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至420℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为420℃，并且在420℃以上没有析晶现象出现，说明该玻璃稳定性很高。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在50mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
在熔制过程中，熔制工艺控制不当会造成玻璃边缘微小失透。实验中我们获得的该玻璃的转变温度在420～475℃，并且在玻璃转变温度以上没有析晶现象出现，同时该体系玻璃具有很强的上转换红绿光输出，说明该玻璃是一种良好的上转换材料。

Claims (3)

1、一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃，其包括如下组分，以摩尔百分比计：
GeO2                                   55％；
BaCO3                                  10％；
ZnO                                    10％；
M2CO3                                  5％；
Yb2O3                                  1％；
Er2O3                                  0.5％；
其中：M为碱金属，其特征在于包括摩尔百分比为0～13.5％的PbO，摩尔百分比为5～18.5％的PbF2。
2、一种铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃的制备方法，步骤如下：
①：按权利要求1所述的玻璃组成的摩尔百分比计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
②：将混合料放入坩埚中，置于1100～1200℃的电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；
③：玻璃熔融后，降温至1050～1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1100～1200℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：将玻璃放入已升温至转变温度的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温即可。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的坩埚为刚玉或铂金坩埚，电炉为硅炭棒电炉。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243500A (zh) * 1997-01-14 2000-02-02 康宁股份有限公司 玻璃组合物和由它制作的光学器件
US6495481B1 (en) * 2001-05-21 2002-12-17 Nano Technologies Glasses for laser and fiber amplifier applications and method for making thereof
WO2003022766A1 (de) * 2001-09-10 2003-03-20 Schott Glas Germaniumoxid-haltige bismutoxidgläser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243500A (zh) * 1997-01-14 2000-02-02 康宁股份有限公司 玻璃组合物和由它制作的光学器件
US6495481B1 (en) * 2001-05-21 2002-12-17 Nano Technologies Glasses for laser and fiber amplifier applications and method for making thereof
WO2003022766A1 (de) * 2001-09-10 2003-03-20 Schott Glas Germaniumoxid-haltige bismutoxidgläser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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