RU2495836C1 - Люминесцирующее кварцевое стекло - Google Patents
Люминесцирующее кварцевое стекло Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495836C1 RU2495836C1 RU2012107045/03A RU2012107045A RU2495836C1 RU 2495836 C1 RU2495836 C1 RU 2495836C1 RU 2012107045/03 A RU2012107045/03 A RU 2012107045/03A RU 2012107045 A RU2012107045 A RU 2012107045A RU 2495836 C1 RU2495836 C1 RU 2495836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- luminescence
- concentration
- lasers
- super
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам активированных стекол, полученных золь-гель способом, которые могут использоваться в качестве активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей, функционирующих в области максимальной спектральной эффективности фотосинтеза. Техническим результатом изобретения является создание Sm-содержащего стекла со слабым концентрационным тушением люминесценции, что позволит увеличить концентрацию функционирующего по четырехуровневой схеме активатора и соответственно энергию излучения, снимаемую с единицы объема такого стекла, при его использовании в качестве активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей. Таким стеклом является стекло, содержащее оксиды кремния, самария, алюминия и рубидия, а также OH- - группы при следующем соотношении (мас.%): (94,6-98,8)SiO2, (0,5-2,2)Sm2O3, (0,5-2,2)Al2O3, (0,1-0,8)Rb2O и (0,1-0,3)OH-. 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к полученному по золь-гель процессу кварцевому стеклу, легированному самарием, которое может использоваться в качестве активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей, функционирующих в области максимальной спектральной эффективности фотосинтеза.
Известно светотехническое стекло следующего состава (мас.%): (62-76)SiO2, (0,5-5)Al2O3, (7-16)Na2O, (0,1-6)K2O, (1-8)CaO, (1-8)MgO, (0,01-0,4)Fe2O3, (0,01-3)CeO2, (1-6)B2O3, (0,8-5)ZnO, (0,1-4)BaO, (0,01-0,6)Sm2O3, (0,01-0,6)Eu2O3 (RU 2145582).
Недостатками стекла являются малая доля квантов (<20%), испускаемых в полосе при λ≈650 нм, соответствующей максимальной спектральной эффективности фотосинтеза, и невысокий квантовый выход люминесценции из-за наличия Fe2O3. Это не позволяет использовать его в качестве активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей.
Известно люминесцирующее стекло следующего состава (мол.%): (65-73)B2O3, (15-20)Al2O3, (8-15)La2O3, (0,1-4)Sm2O3 (патент RU 2415089).
Недостатком стекла является невысокая доля квантов люминесценции (≈27%) в спектральной полосе
, приходящейся на область максимальной спектральной эффективности фотосинтеза. Это существенно ограничивает возможности использования стекла в качестве активного элемента суперлюминесцентного излучателя для указанной области.
Известно полученное золь-гель методом высококремнеземистое стекло следующего состава (мас.%): 96,9SiO2, 1,6Al2O3, 1,5Sm2O3, остаточное содержание OH- - групп - 3,5 сверх 100 мас.% (Демская Э.Л., Пивоваров С.С. Люминесценция высококремнеземистых золей, гелей и гель-стекол, активированных самарием, Физика и химия стекла, 1990, том 16, №4, с.605-612).
Основным недостатком является низкий квантовый выход люминесценции ионов Sm3+ из-за высокой концентрации ОН--групп.
Наиболее близким к заявляемому стеклу является люминесцирующее гельное кварцевое стекло следующего состава (мас.%): (98,99-99,499)SiO2, (0,05-1,0)Sm2O3, (0,001-0,010)ОН- (BY 5391).
Основным недостатком прототипа является быстрое снижение квантового выхода люминесценции ионов Sm3+ с увеличением их концентрации из-за сегрегации активатора.
Задачей предполагаемого изобретения является создание Sm-содержащего стекла со слабым концентрационным тушением люминесценции, что позволит увеличить концентрацию функционирующего по четырехуровневой схеме активатора и соответственно энергию излучения, снимаемую с единицы объема такого стекла, при его использовании в качестве активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей.
Для выполнения поставленной задачи люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее SiO2, Sm2O3 и OH-, дополнительно включает оксиды алюминия Al2O3 и рубидия Rb2O при следующем соотношении (мас.%): (94,6-98,8)SiO2, (0,5-2,2)Sm2O3, (0,5-2,2)Al2O3, (0,1-0,8)Rb2O и (0,1-0,3)OH-.
Уменьшение концентрации Sm2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за малого значения коэффициента поглощения ионов Sm3+ в области накачки, а увеличение концентрации Sm2O3 более заявляемой ведет к появлению светорассеивания. Для предотвращения сегрегации ионов Sm3+ концентрация Al2O3 должна находиться на уровне концентрации Sm2O3 либо превышать ее. Введение Rb2O способствует повышению оптического качества стекла и снижению его температуры синтеза. Повышение концентрации ОН--групп более 0,3 мас.% приводит к заметному уменьшению квантового выхода люминесценции, а снижение этой концентрации менее 0,1 мас.% слабо влияет на этот параметр, но требует применения специальных мер по дегидроксилизации стекла.
Заявляемое стекло получали прямым золь-гель способом, включающим следующие этапы:
- гидролиз тетраэтилортосиликата Si(OC2H5)4 в водно-спиртовой среде в присутствии соляной кислоты HCl, используемой в качестве катализатора, до получения золя;
- введение в золь растворов солей легирующих элементов;
- диспергирование в золе с помощью ультразвукового гомогенизатора аэросила, который используется как наполнитель для уменьшения растрескивания ксерогелей;
- очистку полученного золь-коллоида от примесей и грита способом центробежной сепарации;
- нейтрализацию среды водным раствором аммиака;
- литье жидкого шликера в форму;
- гелеобразование;
- сушку в термошкафу;
- термообработку;
- спекание ксерогеля в форвакууме до состояния прозрачного стекла при T≈1200°C.
Составы заявляемого стекла, квантовый выход люминесценции ηлюм и пиковое значение линейного коэффициента поглощения k в полосе при λ≈402 нм приведены в таблице. Концентрация оксидов дана по синтезу, а OH--групп определена по пиковой интенсивности поглощения на длине волны их основных валентных колебаний (λ≈2720 нм) с помощью известного соотношения COH=0,01 kOH (мас.%); квантовый выход люминесценции определялся как отношение интегральной длительности затухания люминесценции в переходе 4G5/2→6H9/2(λ≈650 нм) к радиационной. При определении интегральной длительности возбуждение осуществлялось излучением 2-й гармоники моноимпульсного лазера на сапфире с титаном (длительность импульса ≈ 10 нс); радиационная длительность затухания определялась как постоянная дальней стадии распада состояния 4G5/2 (≈2450 мкс) для образца с минимальной концентрацией Sm2O3 и ОН- (образец №1). В этой же таблице приведены и соответствующие характеристики прототипа.
На фигуре 1 изображен спектр светоослабления образца №3 в области «рабочих» полос поглощения.
На фигуре 2 изображен «квантовый» спектр люминесценции образца №3; он слабо зависит от концентрации ингредиентов, а доля квантов люминесценции, приходящихся на спектральную полосу при λmax≈650 нм, составляет ≈40%.
Таблица | |||||||
Стекло | Состав, мас.% | ηлюм, % | k, см-1 | ||||
SiO2 | Sm2O3 | Al2O3 | Rb2O | OH- | |||
1 | 98,8 | 0,5 | 0,5 | 0,1 | 0,1 | 93±5 | 0,12 |
2 | 94,6 | 2,2 | 2,2 | 0,8 | 0,2 | 78±4 | 0,52 |
3 | 96,35 | 1,1 | 1,6 | 0,7 | 0,25 | 84±4 | 0,24 |
4 | 96,1 | 1,4 | 1,6 | 0,6 | 0,3 | 77±4 | 0,32 |
Прототип | 99,19 | 0,8 | - | - | 0,01 | 55±3 | 0,18 |
Таким образом, видно, что заявляемое стекло характеризуется высоким квантовым выходом люминесценции, значительной долей квантов, излучаемых в области максимальной спектральной эффективности фотосинтеза, а величина его линейного коэффициента поглощения в области 402 нм достаточна для эффективной накачки в продольном варианте. По сравнению с прототипом оно позволяет достигать в 2,2 раза большую концентрацию активатора и в 1,4-1,7 раза больший квантовый выход люминесценции. Это обеспечивает заявляемому стеклу существенные преимущества при использовании в качестве функционирующих по четырехуровневой схеме активных элементов лазеров и суперлюминесцентных излучателей.
Claims (1)
- Люминесцирующее кварцевое стекло, включающее SiO2, Sm2O3 и OH-, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксиды алюминия Al2O3 и рубидия Rb2O при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 94,6-98,8 Sm2O3 0,5-2,2 Al2O3 0,5-2,2 Rb2O 0,1-0,8 OH- 0,1-0,3
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107045/03A RU2495836C1 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Люминесцирующее кварцевое стекло |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107045/03A RU2495836C1 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Люминесцирующее кварцевое стекло |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012107045A RU2012107045A (ru) | 2013-09-10 |
RU2495836C1 true RU2495836C1 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=49164404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012107045/03A RU2495836C1 (ru) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Люминесцирующее кварцевое стекло |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2495836C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108793733A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 昆明理工大学 | 一种高熔点led用荧光玻璃及放电等离子体烧结制备方法 |
US10590025B2 (en) | 2015-04-01 | 2020-03-17 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass precursor gel |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0973697A1 (de) * | 1997-05-13 | 2000-01-26 | Robin Richter | Al 2?o 3?-haltiges, hochtextiles und hochtemperaturbeständiges glasstapelfaservorgarn sowie produkte hieraus |
US6128430A (en) * | 1997-06-23 | 2000-10-03 | Corning Incorporated | Composition for optical waveguide article and method for making continuous clad filament |
RU2010104874A (ru) * | 2007-07-12 | 2011-08-20 | Бельчем Фибер Материалс Гмбх (De) | Устойчивое к высоким температурам неорганическое волокно на основе оксида кремния и способ его производства |
-
2012
- 2012-02-27 RU RU2012107045/03A patent/RU2495836C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0973697A1 (de) * | 1997-05-13 | 2000-01-26 | Robin Richter | Al 2?o 3?-haltiges, hochtextiles und hochtemperaturbeständiges glasstapelfaservorgarn sowie produkte hieraus |
US6128430A (en) * | 1997-06-23 | 2000-10-03 | Corning Incorporated | Composition for optical waveguide article and method for making continuous clad filament |
RU2010104874A (ru) * | 2007-07-12 | 2011-08-20 | Бельчем Фибер Материалс Гмбх (De) | Устойчивое к высоким температурам неорганическое волокно на основе оксида кремния и способ его производства |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10590025B2 (en) | 2015-04-01 | 2020-03-17 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass precursor gel |
RU2725352C2 (ru) * | 2015-04-01 | 2020-07-02 | Оуэнс-Броквэй Гласс Контейнер Инк. | Гель-прекурсор стекла |
CN108793733A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 昆明理工大学 | 一种高熔点led用荧光玻璃及放电等离子体烧结制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012107045A (ru) | 2013-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8944820B2 (en) | Dental restorative composite with luminescent crystals | |
JP6307703B2 (ja) | 波長変換素子、波長変換素子を備えた発光装置、発光装置を備えた車両、および波長変換素子の製造方法 | |
RU2495836C1 (ru) | Люминесцирующее кварцевое стекло | |
Morassuti et al. | Spectroscopic investigation and interest of Pr3+-doped calcium aluminosilicate glass | |
JP2017222750A (ja) | 蛍光体、発光装置および表示装置 | |
RU2490221C1 (ru) | Люминесцирующее стекло | |
Sharipov et al. | Sonoluminescence of aqueous solutions of lanthanide salts | |
RU2725581C1 (ru) | СПОСОБ СИНТЕЗА АПКОНВЕРСИОННЫХ ЧАСТИЦ NaYF4:Er,Yb | |
US20160122632A1 (en) | Red phosphor | |
Babu et al. | Photoluminescence analysis of Ce3+: Zn2SiO4 & Li++ Ce3+: Zn2SiO4: phosphors by a sol-gel method | |
RU2576761C9 (ru) | Люминесцирующее фосфатное стекло | |
RU2415089C1 (ru) | Люминесцирующее стекло | |
RU2482079C2 (ru) | Люминесцирующее кварцевое стекло | |
Moine et al. | Fluorescence properties of Cu+ ion in borate and phosphate glasses | |
RU2534173C2 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНВЕРТЕРА ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИЗЛУЧЕНИЕ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА В ВИДЕ АМОРФНОЙ ПЛЕНКИ ОКСИДА КРЕМНИЯ SiOХ НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ | |
RU2617662C1 (ru) | Люминесцентное фосфатное стекло | |
Hongping et al. | Three-photon-excited fluorescence of Tb3+-doped CaO-Al2O3-SiO2 glass by femtosecond laser irradiation | |
RU2548634C1 (ru) | Люминесцирующее стекло | |
CN111298112B (zh) | 治疗新生儿黄疸用光致发光体系及其制备方法与应用 | |
Murakami et al. | Photoluminescence from divalent europium ion doped in silica glass prepared with sol-gel technique | |
Gorelik et al. | Photoluminescence of terbium nitrate hexahydrate incorporated into pores of opal photonic crystals | |
Shultzman et al. | Purcell-Enhanced UV Sources | |
JP6599646B2 (ja) | 蛍光ガラス、及びuvb光の発光方法 | |
Wang et al. | Spectral properties and energy transfer in Er3+/Yb3+ co-doped LiYF4 crystal | |
Mita et al. | Efficient conversion of blue light into white light by means of rare‐earth‐ion‐doped transparent material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160228 |