红外光激励的发光物质制造技术

一种由通式Ｒ１×Ｒ２（１－ｘ）ＢａｚＣｌ↓［３＋２ｚ］给出的红外光激励发光物质，式中Ｒ１为稀土元素，Ｘ满足关系式０. ０１＜Ｘ≤１，Ｒ２为另一稀土元素，ｚ满足关系式１＜ｚ＜４。该物质最好是一种透明晶体，它在从４００到１５００ｎｍ的波长范围内，除由稀土离子吸收的波长外，具有高于７０％的透射率。该物质可以高效率地把红外光转变为从蓝光到绿光波长范围内的可见光。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种被红外辐射激励时发出可见光的物质，特别是关于一种包括适合于用作把红外激光转变为可见激光的激光器元件的透明晶体的红外光激励发光物质。如今，激光二极管已作为光通讯的光源用于实际中。光通讯中使用的激光二极管辐射1.33μm和1.55μm波长的激光，这种激光在石英纤维中只有很小损失。此外，发射波长约780nm的激光的激光二极管已被广泛应用于数字音频应用、激光打印机和其它场合。另一方面，波长大于780nm的红外光是不可见的，因此，开发了发射更短波长的激光的激光器件以使激光可用于可见激光范围。例如，高密度的光学存储器和显示器需要紧凑的可见激光光源。但是，今天已处于实际应用中的激光二极管的波长约为650nm，亦即红色。发射更短波长的激光，如绿光和蓝光的激光二极管尚未投入实际应用。就此，人们试图通过采用二次谐振产生器来进行倍频得到波长更短的激光。如果采用了该方法，那么，举个例子，波长850nm的红外激光就能转变为波长425nm的蓝光。不幸的是，温度控制的困难和高成本阻碍了紧凑的SHG(二次谐振产生器)激光器的实际应用。相应地，人们期望开发一种利用上变频现象把红外二极管激光转变为蓝色或绿色激光的上变频激光器。据报告，作为一种该类型的发光装置，上变频激光器已被成功地起振，使用的是一块诸如YLiF4∶Er之类的氟化物单晶体或诸如Z BLAN玻璃之类的重金属氟化玻璃。(Wilfried Lenth等，Optics & Photonics News，3，，8-15(1992))。然而，振荡强度不够，远远达不到实用。为具有一种足够强度的振荡，需要一种具有更高的转换效率的材料。为了满足这一要求，如公开号为295828/1991、12035/1992和328191/1992的日本专利所披露的那样，开发了多种玻璃材料。然而，用这些玻璃材料，难以提高诸如作为发光激光源的E+3r之类的稀土离子的密度。因此，难以得到具有短光程的紧凑装置。人们知道，即使稀土密度高了，由于一种称之为交叉驰豫的现象，光发射效率仍变差。而且，这些玻璃材料通常是多组分的材料，技术上难以制造统一组分的光发射物质。上述玻璃材料为氟化物或氧化物。已有人指出，氯化物比这些玻璃材料有更高的上变频发光效率(Tabe等，Ceramics，26(1991)，144)。但在今天，仍无法得到由氯化物组成、有足够的上变频效率且可用作上变频激光器元件的透明的发光物质。本专利技术的目的是提供一种透明的、红外光激励的发光物质，它解决了上述问题，可用作激光光源的光转换元件。通常，由于光在晶粒边界的散射，因此，多晶固态材料是不透明的。所以，这种材料不能用作产生激光振荡的元件。单晶体或玻璃是透明固态，但是，难以得到富含稀土氯化物的玻璃，这样，起发光源作用的稀土元素的密度就不足。因此，难以得到有足够的发光效率的氯化玻璃。因此，我们研究了结晶的稀土氯化物化合物，并开发了氯化钡和稀土氯化物的化合物，它们可以用作把红外激光转变为诸如蓝色或绿色之类的可见激光的光转换元件。该化合物有好的透明性，且有很好的上变频发光效率。基于这些发现，我们解决了上述已有技术的问题。按照本专利技术，提供了由下面的通式给出的红外光激励发光物质R1×R2(1-X)BaZCl3+2Z其中R1为稀土元素族，X满足关系0.01＜X≤1;R2为另一稀土元素族，z满足关系1＜z＜4。本专利技术的一个特征是，在上述通式中，实际上成立关系式z＝2。在从400至1500nm的波长范围中，除被稀土离子吸收的波长外，透明的红外光激励发光物质的透射率高于70%。本专利技术的另一特征是，上述通式中包含的R1为从Er、Tm、Ho、Nd和Pr这一组中挑选出的一种或多种稀土元素。本专利技术的再一特征是，上述通式中包含的R2为从Yb、Gd、Y、Lu、Ce和La这一组中挑选出的一种或多种稀土元素。本专利技术又一特征是，上述通式中的R1为从Er、Tm和Ho这一组中挑选出的一种，且关系式x＝1成立。本专利技术的第五个特征是，上述通式中的R1为Er、Tm或Ho。R2为Yb或Gd，R1和R2之和为1。本专利技术的第六个特征是，上述通式中的R1为Er和Tm。R2为Yb或Gd、R1和R2之和为1。附图说明图1为例1的化合物的X射线衍射图。图2为例2的化合物的X射线衍射图。图3为表示例1和化合物的晶体结构的三维示图。图4(a)和图4(b)为例1的化合物的发射光谱。图5为例2的化合物的发射光谱。图6为例3的化合物的发射光谱。图7(a)和图7(b)为例4的化合物的发射光谱。图8(a)和图8(b)为例5的化合物的发射光谱。图9(a)和图9(b)为例6的化合物的发射光谱。图10(a)和图10(b)为例7的化合物的发射光谱。本专利技术为透明的、红外光激励的发光物质，它由通式R1xR2(1-x)BazCl3+2z给出的氯化物组成，式中R1为稀土元素组，X满足关系式0.01＜X≤1，R2为另一稀土元素组，z满足关系式1＜z＜4。上述化合物是通过加热和溶融粉末状原材料，冷却熔融物，必要时再溶融而得到的。X射线衍射分析表明这些化合物具有与BaCl2和/或RECl3不同的特征衍射谱，其中Re为稀土元素。因此，该化合物不是它们的简单混合。特别是，真正满足关系式z＝2的化合物为具有好的透明性的结晶化合物。ErBa2Cl7是一种由氯化钡和稀土氯化物组成的、典型的新型透明发光物质的化合物。该ErBa2Cl7的晶体结构确定的结果表明该化合物为由通式REBa2Cl7(式中RE为稀土元素)给出的结晶化合物，其中7个氯原子与2个钡原子和1个稀土元素原子结合。结晶学上，该化合物属于空间群(Space group)P2j/a的单斜晶系。这种由氯化钡和稀土氯化物组成的化合物的晶体结构和诸如红外光激励辐射之类的光学特性此前均未人知。在上述通式中，稀土元素R1为发光源。这种稀土元素的典型例子有Er、Tm和Ho。其它例子还有Nd、Pr和Dy。当用红外光照射这些稀土元素时，离子的能级以跃迁的形式由基级向激励能级迁移。迁移的能量产生光发射。典型的Er离子和Tm离子在从400至550nm的波长范围内，即蓝光或绿光内，有一些辐射峰。应注意，R1不限于一种。它可包括两种或多种。在包括两种或多种稀土元素作为R1的化合物中，每种稀土元素均能根据激励波长而成为发光源，且能根据各种条件(每一R1元素的密度、激励激光的波长等)产生发射光谱。作为发光源的R1的比率的设定使得关系式0.01＜X≤1成立。如果X＜0.01，则诸如Er或Tm之类的光源的量小，这种情况下不能得到足够的发射强度。因为只包括R1元素(没有R2元素)的化合物能发光，因此辅助发光的稀土元素R2并非总是必需的。只包括R1(即在上述通式中X＝1)而不包含辅助发光物质R2的化合物也包括在本专利技术的范围内。稀土元素R2而不是R1是辅助发光物质。典型的例子包括Y、Gd、Yb、Lu、La和Eu。如果用红外光辐射仅包括这些稀土元素中的任意一种的材料，则它不发光。因此，稀土元素和R1一起使用。辅助发光物质R2主要用来提高发光强度。此外，辅助发光物质R2还用来降低激光器振荡的阈值。还有，辅助物质R2在保持晶体结构的情况下调整发光元素的密度。用这种方法协调发射环境。更具体地说，我们考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由通式Ｒ１ｘＲ２（１－ｘ）ＢａｚＣｌ↓［３＋２ｚ］表示的红外光激励发光物质，其中Ｒ１为稀土元素组，ｘ满足关系式０. ０１＜ｘ≤１，Ｒ２为另一稀土元素组，ｚ满足关系式１＜ｚ＜４。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石渡正治，木村悦治，田中道广，花上康宏，王宇湖，永滨忍，登成人，
申请(专利权)人：三菱麻铁里尔株式会社，住田光学玻璃株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]