WO2021087711A1 - 一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法 - Google Patents

一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法 Download PDF

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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B29/22—Complex oxides
    • C30B29/32—Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates

Abstract

一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤，其为Eu4+/Lu3+：BaTiO3，具有优异的吸收特性。

Description

一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法 技术领域
发明涉及光纤技术领域，特别一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法。
 背景技术
传统的光纤是以无机玻璃或有机聚合物为原料，通过烙融控制的方法制备的。而单晶光纤，顾名思义，就是既具备传统光纤的细长结构和导光能力，又具备单晶材料特有的有序结构和光、电、热、磁等物理性质，其是由单晶材料制成的光学纤维，常用的单晶光纤有Nd:YAG、Ti:Al2O3、Cr:Al2O3、LiNbO3、KBr、Mn2SiO4等。近年来，单晶光纤由于其独特的物理性能，在激光技术、传感技术、集成光电系统等领域具有重要的应用潜力而受到广泛的关注。
    单晶光纤反映单晶光纤质量的参数有直径、长度、强度等，光学参数有吸收和发射特性，吸收和散射光传导损耗，这些与其生长条件和光纤内在及表面缺陷都有关系。对基于不同材料的单晶光纤的制备技术巧物理性能开展探索和研究具有十分重要的意义。
    单晶光纤目前主要由晶体材料拉丝生长而成，具有晶体和纤维的双重特性。单晶光纤具有高强度、耐高温等特点，可应用于传导、传感、倍频和全息数据存储等广泛领域。但由于晶体折射率较高，单晶光纤很难做成纤芯-包层结构，现有的单晶光纤通常为无包层结构。无包层结构的单晶光纤传输损耗大，特性易受环境变化影响，光纤表面的完整性也易受到破坏。
 技术问题
为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法。
 技术解决方案
本发明提供的一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，所述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤为Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3。
    作为改进，铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤中，Eu 4+、Lu 3+的摩尔比为（8-12）： 1。
       作为另一种改进，所述Eu 4+、Lu 3+的总摩尔数与BaTiO3摩尔数之比为（1-5）：100。
    本发明还提供了上述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，包括以下步骤：
（1）在坩埚中部放置中部设有毛细管的晶体生长模具，将原料BaTiO 3、Eu 2O 3、Lu 2O 3置于坩埚中，加热坩埚使原料熔化形成熔体；
（2）在模具顶部接籽晶提拉熔体，使籽晶在熔体的交界面上不断进行原子或分子重排，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶。
 有益效果
本发明提供的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤制备工艺简单，具有优异的吸收特性和上转换强度，大大提高了BaTiO3单晶光纤的应用范围。
 本发明的最佳实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
实施例1
       铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3；其中，Eu 4+、Lu 3+的摩尔比为8：1，Eu 4+、Lu 3+的总摩尔数与BaTiO3摩尔数之比为3：100。
    上述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，包括以下步骤：
    （1）在坩埚中部放置中部设有毛细管的晶体生长模具，将原料BaTiO 3、Eu 2O 3、Lu 2O 3置于坩埚中，加热坩埚使原料熔化形成熔体；
    （2）在模具顶部接籽晶提拉熔体，使籽晶在熔体的交界面上不断进行原子或分子重排，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶。
实施例2
       铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3；其中，Eu 4+、Lu 3+的摩尔比为12：1，Eu 4+、Lu 3+的总摩尔数与BaTiO3摩尔数之比为1：100。
       上述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，包括以下步骤：
    （1）在坩埚中部放置中部设有毛细管的晶体生长模具，将原料BaTiO 3、Eu 2O 3、Lu 2O 3置于坩埚中，加热坩埚使原料熔化形成熔体；
    （2）在模具顶部接籽晶提拉熔体，使籽晶在熔体的交界面上不断进行原子或分子重排，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶。
实施例3
       铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3；其中，Eu 4+、Lu 3+的摩尔比为10：1，Eu 4+、Lu 3+的总摩尔   数与BaTiO3摩尔数之比为5：100。
    上述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，包括以下步骤：
    （1）在坩埚中部放置中部设有毛细管的晶体生长模具，将原料BaTiO 3、Eu 2O 3、Lu 2O 3置于坩埚中，加热坩埚使原料熔化形成熔体；
    （2）在模具顶部接籽晶提拉熔体，使籽晶在熔体的交界面上不断进行原子或分子重排，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶。
 
    测试BaTiO 3、实施例1至3的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3的吸收特性。
    将样品制成直径1.0mm，长4mm的圆柱形光纤，两面经过仔细抛光后放到光纤耦合器中，以石英灯光源作为光源进行测量，测量光谱范围500-1000nm。结果显示，BaTiO 3、实施例1至3的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3在664nm附近均具有明显的吸收峰，而且，实施例1的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3在664nm附近的吸收峰最大，实施例2和3的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3在664nm附近的吸收峰少小；证明：铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3具有比BaTiO 3更优异的吸收特性。
    测试BaTiO 3、实施例1至3的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3的上转换效率。
       用664nm的半导体激光器作为泵浦光源，对样品泵浦，并测量个样品的上转换光谱。结果显示：BaTiO 3有上转换光谱，但强度非常弱；然而，但是实施例1至3的铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3上转换光谱强度比BaTiO 3明显增强很多。

Claims (3)

  1. 一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，其特征在于：所述铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤为Eu 4+/Lu 3+: BaTiO 3；铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤中，Eu 4+、Lu 3+的摩尔比为（8-12）： 1。
  2. 根据权利要求1所述的一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，其特征在于：所述Eu 4+、Lu 3+的总摩尔数与BaTiO3摩尔数之比为（1-5）：100。
  3. 根据权利要求1所述的一种铕镥掺杂的钛酸钡单晶光纤及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
    （1）在坩埚中部放置中部设有毛细管的晶体生长模具，将原料BaTiO 3、Eu 2O 3、Lu 2O 3置于坩埚中，加热坩埚使原料熔化形成熔体；
    （2）在模具顶部接籽晶提拉熔体，使籽晶在熔体的交界面上不断进行原子或分子重排，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶。
     
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