專利名稱：紅外激光探測(cè)卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外激光檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種檢測(cè)紅外激光器波長(zhǎng)的探測(cè)卡。
紅外激光探測(cè)裝置有幾種類型，如半導(dǎo)體光伏型紅外探測(cè)器，由紅外探測(cè)材料制成的紅外探測(cè)器件等。用于紅外激光識(shí)別的半導(dǎo)體探測(cè)器是把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過(guò)放大等過(guò)程，這種探測(cè)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也高。一種顯示紅外光斑的簡(jiǎn)單方法，是利用紅外傳感卡。美國(guó)Newport公司生產(chǎn)的紅外傳感卡，靈敏度較高，但不能顯示出光斑尺寸，激光的模式等，且存在易飽和現(xiàn)象，在強(qiáng)激光照射下有變黑飽和現(xiàn)象。另一些用在紅外顯示領(lǐng)域的探測(cè)卡，是簡(jiǎn)單的將一些上轉(zhuǎn)換粉末材料涂抹在一塊面板上，靈敏度低，使用不方便。
本發(fā)明的目的是提供一種用于探測(cè)半導(dǎo)體激光器(LD)的紅外探測(cè)卡。本發(fā)明不僅顯示激光器光斑的大小，而且能顯現(xiàn)激光器激光的模式。
本發(fā)明外形設(shè)計(jì)成一種長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，在基板上開(kāi)出所需形狀的孔。將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃粉末，平鋪放入長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)中的孔內(nèi)，再經(jīng)塑封機(jī)熱塑成型。
本發(fā)明的基板可以是塑料，也可是硬紙片，或者為其它類似的材質(zhì)。塑封材料為無(wú)機(jī)玻璃等透光材料。開(kāi)孔的形狀可以是長(zhǎng)方形、正方形、圓形或其它所需形狀。摻稀土氟鋯酸鹽玻璃是一種高效上轉(zhuǎn)換激光材料，化學(xué)式為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，簡(jiǎn)寫(xiě)為ZBLAN，所摻稀土為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb。用來(lái)將紅外激光轉(zhuǎn)換成綠色可見(jiàn)光的摻雜稀土為Er和鐿Yb，將紅外激光轉(zhuǎn)換成藍(lán)色可見(jiàn)光的摻雜稀土為Tm和Yb。
氟鋯酸鹽的組分含量為ZrF4，50-60％；BaF2，20-30％；LaF3，0-10％；AlF3，0-5％；NaF，0-20％。其中各組分百分含量為摩爾百分比。可以表示為(50-60％)ZrF4-(20-30％)BaF2-(0-10％)LaF3-(0-5％)-AlF3-(0-20％)NaF。稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1-3mol％，Yb濃度為1-2mol％，若是采用摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
本發(fā)明可分兩種樣式。一種專門用來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)在780-810nm、965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，探測(cè)卡上顯示光斑為綠色，上轉(zhuǎn)換激光材料氟鋯酸鹽玻璃摻稀土為元素Er和Yb，基板上開(kāi)有一個(gè)孔，放入一種上轉(zhuǎn)換激光材料。另一種為在基板上開(kāi)有兩個(gè)孔，分別放入不同的上轉(zhuǎn)換材料。其中一個(gè)孔內(nèi)放入摻稀土元素Er和Yb的氟鋯酸鹽玻璃粉末，主要為了識(shí)別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長(zhǎng)紅外激光，顯示光斑為綠色，另一個(gè)孔內(nèi)放入摻稀土元素Tm和Yb的氟鋯酸鹽玻璃，主要是為了識(shí)別波長(zhǎng)為980nm附近的紅外激光。只有波長(zhǎng)為980nm附近的紅外激光照射時(shí)才出現(xiàn)光斑，顯示出藍(lán)色光斑。
本發(fā)明的發(fā)光原理是上轉(zhuǎn)換發(fā)光，也就是通過(guò)吸收兩個(gè)以上的紅外光子而發(fā)射出一個(gè)可見(jiàn)光光子(綠色或藍(lán)色)，從而由探測(cè)卡顯現(xiàn)出現(xiàn)。
本發(fā)明的目的關(guān)鍵之一是制備出高效摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料。
結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝。
ZBLAN配比為53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF，稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1.5mol％，Yb為1mol％若是采用雙摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為0.3mol％和1mol％。準(zhǔn)確稱取各組分混合均勻后，放入鉑坩堝或石墨坩堝中，上下各鋪一層NH4HF4(大約為組分總量的1/4-1/3)，放入爐中。燒制過(guò)程如下205-210℃(60min)-900℃(90min)升溫過(guò)程均為快速升溫(50℃/min)。
900℃取出后倒入已預(yù)熱到260℃的銅模具中，再放回預(yù)熱銅模具的電爐中自然冷至室溫(至少12小時(shí))。取出后即為氟鋯酸鹽玻璃，然后再將其研磨成粉末備用。
本發(fā)明外形設(shè)計(jì)成一種長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，如

圖1和圖2所示。
圖1中，1為顯示綠色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，3為邊框，4為面板。
圖2中，1為顯示綠色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，2為顯示藍(lán)色光斑的上轉(zhuǎn)換激光材料，3為邊框，4為面板。
本發(fā)明的制作過(guò)程，是將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃研成粉末，平鋪放入用塑料或硬紙作成的基板的孔內(nèi)，用無(wú)機(jī)玻璃經(jīng)塑封機(jī)熱塑成型。
本發(fā)明采用的熱塑材料是無(wú)機(jī)玻璃材料，所以抗損傷、抗老化能力明顯增強(qiáng)，而且透光度好，無(wú)方向性限制，可正反兩面同時(shí)觀察。同時(shí)因卡的厚度不足1mm，所以可在幾毫米寬的狹縫中使用。而且它又可判別出兩種不同波長(zhǎng)的紅外激光，以及能顯示出光斑的尺寸，激光模式，不需儀器即可直接鑒別激光的質(zhì)量等。再有紅外激光在卡上體現(xiàn)為綠色光斑，對(duì)人的眼睛來(lái)說(shuō)，即敏感又安全，而且紅外激光越強(qiáng)，光斑越亮，不存在飽和與老化現(xiàn)象。所以這種紅外探測(cè)卡更便于使用。
權(quán)利要求
1.一種紅外探測(cè)卡，其特征是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，平鋪放入基板上的孔內(nèi)，用透明材料經(jīng)塑封機(jī)熱塑成型，氟鋯酸鹽玻璃組成表示為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF；所摻稀土元素為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb；所摻稀土元素鉺Er和鐿Yb的量摩爾百分比濃度為1-3mol％和1-2mol％，所摻稀土銩Tm和鐿Yb的摩爾百分比為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外探測(cè)卡，其特征是基板所開(kāi)的孔為長(zhǎng)方形孔、方孔、圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測(cè)卡，其特征是基板上開(kāi)有一個(gè)孔；所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于波長(zhǎng)在780-810nm，965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，顯示光斑為綠色。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外探測(cè)卡，其特征是基板上開(kāi)有兩個(gè)孔；一個(gè)孔內(nèi)所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于識(shí)別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長(zhǎng)紅外激光，顯示光斑為綠色；另一孔內(nèi)所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料，所摻稀土為元素銩Tm和鐿Yb，適用于識(shí)別980nm附近的紅外激光，顯示光斑為藍(lán)色。
全文摘要
本發(fā)明屬于紅外激光檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種檢測(cè)紅外激光器波長(zhǎng)的檢測(cè)卡。本發(fā)明是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換激光材料平鋪放入基板上的孔內(nèi),用透明材料經(jīng)塑封機(jī)熱塑成型。氟鋯酸鹽玻璃表示為(50—60%)ZrF
文檔編號(hào)G01J9/00GK1277351SQ9910814
公開(kāi)日2000年12月20日 申請(qǐng)日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月10日
發(fā)明者曹望和, 段安峰, 牛春暉, 孔祥貴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春物理研究所