本發(fā)明屬于中紅外氟化物玻璃領(lǐng)域，具體涉及一種鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷玻璃。
背景技術(shù)：
：近年來，鉺摻雜的3μm輸出的固體激光器因在遙感、測距、環(huán)境檢測、生物工程和醫(yī)療以及用于新的中紅外波段激光的抽運源等方面都具有十分重要的應(yīng)用價值而引起了廣泛的關(guān)注。3μm激光輸出首先是通過鉺離子摻雜晶體獲得的。然而，大尺寸且性能優(yōu)異的單晶制備和加工困難，價格昂貴，而稀土離子摻雜的激光玻璃則制備工藝成熟，可獲得高光學(xué)均勻性的大尺寸產(chǎn)品，且稀土離子濃度和玻璃組分可在較大范圍內(nèi)調(diào)整，有利于改進其激光性能。更為重要的是，玻璃便于加工，可以拉制成光纖，顯著增加表面積，提高散熱效率，同時改善激光的光束質(zhì)量。因此，開發(fā)可獲得3μm波段激光的摻鉺玻璃光纖材料具有重要的研究意義。氟化物玻璃因其紅外透過范圍寬，身子能量低以及羥基含量小而成為中紅外材料的首選。到目前為止，Er3+離子摻雜的氟化物ZBLAN玻璃光纖是唯一在3μm附近產(chǎn)生激光輸出的基質(zhì)材料。1988年，Pollack首次報道了Er3+離子摻雜的ZBLAN氟化物光纖，由于Er3+:4I11/2→4I13/2躍遷，獲得中心波長在2.78μm，輸出能量為75J的激光輸出。2008年，Zhu等在ZBLAN氟化物光纖中獲得W級激光輸出，之后相繼獲得近10W的激光輸出。此后，2015年Fortin等在氟化物全光纖中實現(xiàn)了30W的激光輸出。但是，從2010年研究者們就提出ZBLAN玻璃較差的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且容易出現(xiàn)不均勻區(qū)和析晶現(xiàn)象，使玻璃的散射損耗大大增加，這將限制它在3μm輸出上的功率提高及應(yīng)用。氟鋁酸鹽玻璃具有低折射率（1.4~1.5）和低色散性，具有低的非線性折射率和紫外到紅外的高光學(xué)透明度；并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度高、化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度高。在氟鋁酸鹽中加入磷酸鹽可改善玻璃的抗失透能力，同時降低玻璃中的羥基含量。氯離子的引入因F-Cl在玻璃中的配位場的對稱性的不同可改變玻璃的性質(zhì)，氯化物具有比氟化物更低的聲子能量，因此可提高熒光發(fā)射效率。因此,氟氯磷玻璃是一種潛在的中紅外3μm激光玻璃光纖材料。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷酸鹽玻璃，改善氟化物玻璃的物化及機械性能，并提高稀土離子在玻璃中的熒光效率。在980nm波長的激光二極管泵浦下能獲得較強的3mm熒光，為3mm波段激光器提供一種合適的基質(zhì)材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明鉺摻雜氟鹵磷酸鹽玻璃的各組分按摩爾百分含量計，分別如下：AlF325~50YF310~20CaF210~20BaF25~12SrF25~12MgF25~12P5+2~5XCl20～5ErF31~10其中，X為Ba、Ca、Sr、Mg中的一種或任幾種的組合。P5+以Al(PO3)3、Al(H2PO4)3中的一種或兩種的組合。上述鉺摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷玻璃的制備方法，包括下列步驟：①選定所述的玻璃組成及其摩爾百分比，計算出相應(yīng)的各玻璃組成的重量，準確稱取各原料，混合均勻形成混合料；②將混合料放入剛玉坩堝中于900～1000℃的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清10～15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；③將玻璃迅速移入到已升溫至低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg）10℃的馬弗爐中，保溫3～4小時，再以10℃/小時的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過在鉺摻雜中紅外發(fā)光氟鋁酸鹽玻璃中引入磷酸鹽及鹵化物，獲得透明光學(xué)質(zhì)量較好的氟氯磷酸鹽玻璃。其在中紅外2.8mm附近紅外透過率保持較高水平，在980nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得明顯增強的中紅外2.8mm熒光發(fā)射，適用于中紅外3mm激光玻璃與光纖材料的制備及應(yīng)用。附圖說明圖1為所制備的氟氯磷酸鹽玻璃的XRD圖圖2為所制備的氟氯磷酸鹽玻璃的差熱曲線圖圖3為Er3+摻雜中紅外發(fā)光氟氯磷酸鹽玻璃在980nm波長的激光二極管泵浦下的熒光光譜。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明中氟氯磷酸鹽玻璃的4個具體實施案例的玻璃成分如表1所示：組分AlF3YF3CaF2BaF2SrF2MgF2Al(PO3)3BaCl2ErF3透明度1#251720111111501透明2#251720101111511透明3#25172081111531透明4#25172061111551不透明表1：具體4個案例的玻璃配方實施例1：按照表1中1-3#玻璃組成的摩爾百分比，計算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時，再以10℃/小時的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對該玻璃的測試結(jié)果如下：取退火后的少許樣品，用瑪瑙研缽磨成細粉末狀，進行XRD分析，如圖1所示。實驗結(jié)果表明，玻璃無明顯晶相，成玻璃性能良好，該基質(zhì)材料適合作為3μm中紅外激光玻璃以及光纖材料。實施例2:按照表1中1#玻璃組成的摩爾百分比，計算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時，再以10℃/小時的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對該玻璃的測試結(jié)果如下：取退火后的少許樣品，用瑪瑙研缽磨成細粉末狀，進行差熱分析，如圖2。實驗結(jié)果表明，玻璃樣品有較好的抗析晶性能，可作為3μm中紅外激光玻璃以及光纖材料。實施例3:按照表1中2#玻璃組成的摩爾百分比，計算出相應(yīng)的各組成的重量，稱取各原料并混合均勻；將混合料放入剛玉坩堝中于1000℃的熔化溫度的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后澄清15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；將玻璃迅速移入到已升溫至退火溫度附近（450℃）的馬弗爐中，保溫4小時，再以10℃/小時的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃樣品。對該玻璃的測試結(jié)果如下：把退火后的樣品加工成10×20×1.0mm的玻璃片并拋光，在980nm波長的激光二極管泵浦下測試其熒光光譜，如圖3所示。實驗表明，玻璃透明，無析晶。在980nm波長的激光二極管泵浦下均可以獲得明顯的中紅外2.8μm熒光，當BaCl2的含量為3mol%時，可以獲得最強的熒光。適用于中紅外3μm激光玻璃與光纖材料的制備及應(yīng)用。當前第1頁1 2 3