專利名稱：一種制備稀土離子摻雜鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃的制備方法，尤其是制備稀土離子摻雜鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的硅酸鹽玻璃中，通過摻入適量的氧化鍺，既可以保留硅酸鹽玻璃所具有的優(yōu)良的力學(xué)性能，機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，同時又保留鍺酸鹽玻璃良好的玻璃形成能力，較低的聲子能量以及寬的紅外透過范圍等優(yōu)點，同時可以降低玻璃的粘度和熔融溫度。另一方面，氟化物玻璃最近幾年得到了廣泛的關(guān)注。由于氟化物玻璃經(jīng)熱處理后可以得到氟化物微晶，降低玻璃聲子能量，從而大大改善玻璃的光學(xué)性能。因此，在鍺硅酸鹽玻璃中引入氟化物，可以使玻璃同時兼具硅酸鹽、鍺酸鹽和氟化物玻璃的優(yōu)點，獲得熱穩(wěn)定性優(yōu)良和低聲子能量的玻璃。同時可以為氟氧化物透明微晶玻璃的制備和研究提供理論基礎(chǔ)。稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃在藍(lán)綠可見波段的激光器、近紅外探測器、照明等等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前
旦
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作方法簡單，成本低，發(fā)光強度高的制備稀土離子摻雜鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法。

本發(fā)明的制備稀土離子摻雜氟氧鎢硅酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法，采用的是高溫熔融法退火法，包括以下步驟:
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比30:20:15: 5:30: 2.5^4.5: 0.廣0.5稱量后混合均勻，然后倒入坩堝中；
2)將步驟I)的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板或石墨板上冷卻至室溫，然后在620°C退火2h。本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明制備方法簡單，原料成本低廉，整個制備過程在空氣氣氛中進行，無需特殊裝置，所需設(shè)備簡單。本發(fā)明首次在鍺硅酸鹽玻璃基體中弓I入氟化鈣，研究Er3+-Yb3+共摻玻璃的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。在保證原有玻璃基體具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機械性能的同時，通過氟化鈣的引入，既可以降低玻璃的熔融溫度，又可以進一步降低玻璃基體的聲子能量，從而獲得肉眼可見的強烈的上轉(zhuǎn)換紅綠光輸出。


圖1是不同氧化鐿摻雜濃度的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃發(fā)射光譜。圖2是不同氧化鉺摻雜濃度的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃發(fā)射光譜。
具體實施例方式實施例1
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 2.5: 0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。圖1曲線a是本實施例制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，由圖可見，獲得了由于Er3+離子4S3/2 — 4I1572和4F9/2 — 4I1572能級躍遷而產(chǎn)生的強烈的綠光C547 nm)和紅光(飛70 nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射。在980 nm紅外光泵浦下，該樣品具有肉眼可見強烈的上轉(zhuǎn)換紅綠光輸出。實施例2
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 3.5: 0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。產(chǎn)品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射圖譜如圖1曲線b所示，由圖可見，制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下獲得了強烈的綠光C547 nm)和紅光(飛70 nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射。實施例3
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 4.5: 0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。產(chǎn)品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射圖譜如圖1曲線c所示，由圖可見，制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下獲得了強烈的綠光C547 nm)和紅光(飛70 nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射，且發(fā)光強度比實施例1和2更強。實施例4
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 4.5: 0.1放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。
圖2曲線a是本實施例制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，由圖可見，獲得了對應(yīng)于Er3+離子4S3/2 — 4I1572和4F9/2 — 4I 1572能級躍遷強烈的綠光C547 nm)和紅光r670nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射。實施例5
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 4.5: 0.3放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。圖2曲線b是本實施例制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，由圖可見，獲得了分別對應(yīng)于Er3+離子4S3/2 — 4I1572和4F9/2 — 4I1572能級躍遷強烈的綠光C547 nm)和紅光(飛70 nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射，且綠光和紅光發(fā)光強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實施例4的強度。實施例6
1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按質(zhì)量比30:20:15: 5: 30: 4.5: 0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在400oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620 oC退火2 h，得到稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃。圖2曲線c是本實施例制備的鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃在980 nm激發(fā)波長下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，由圖可見，獲得了分別對應(yīng)于Er3+離子4S3/2 — 4I1572和4F9/2 — 4I1572能級躍遷的綠光C547 nm)和紅光(飛70 nm)上轉(zhuǎn)換發(fā)射，與實施例5相比，強度有所降低。
權(quán)利要求
1.一種制備稀土離子摻雜鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法，包括以下步驟: 1)將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比30:20:15: 5:30: 2.5^4.5: 0.廣0.5稱量后混合均勻，然后倒入坩堝中；2)將步驟I)的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1400°C，保溫2 h熔融；3)將步驟2)的熔融液倒在400°(:的銅板或石墨板上冷卻至室溫，然后在620°C退火2h。`
全文摘要
本發(fā)明涉及制備稀土離子摻雜鍺硅酸鹽氟氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃的方法，將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化硼、氟化鈣、氧化鐿和氧化鉺稱量混合均勻，倒入坩堝中，采用高溫熔融退火法制備。本發(fā)明制備方法簡單，原料成本低廉，整個制備過程在空氣氣氛中進行，無需特殊裝置，所需設(shè)備簡單。本發(fā)明首次在鍺硅酸鹽玻璃基體中引入氟化鈣，研究Er3+-Yb3+共摻玻璃的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。在保證原有玻璃基體具有好的熱穩(wěn)定性的同時，通過氟化鈣的引入，既可以降低玻璃的熔融溫度，又可以進一步降低玻璃基體的聲子能量，從而獲得肉眼可見的強烈的上轉(zhuǎn)換紅綠光輸出。
文檔編號C03C4/12GK103073183SQ20131005539
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者趙高凌, 何云龍, 韓高榮 申請人:浙江大學(xué)