本发明专利技术公开了一种铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃，其各组分按摩尔百分含量计，分别为：15～20%的Ba(H2PO4)2、15～20%的Mg(PO3)2、5～10%的AlF3、10～20%的BaF2、15～30%的MgF2、20～30%的NaX、1～5%的ErF3和4～10%的TbF3，其中，X为F、Cl、Br、I中的任一种或任几种的组合。本发明专利技术的氟卤磷酸盐玻璃透明、无析晶，在3μm附近红外透过率高，物理化学性质优良，可应用于3m光纤激光器，有望应用于国防工业、军事及民用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氟卤磷酸盐玻璃及其制备方法和用途。
技术介绍
3mm波段稀土掺杂激光玻璃及光纤在国家安全与国防建设、天体物理探测与光谱学研究等领域都将具有广泛的应用前景。目前，仅在氟化物玻璃中获得3iim激光输出，主要得益于稀土离子掺杂浓度高，3 u m波段红外透过率高，但氟化物玻璃也具有固有的缺陷，比如化学稳定性和机械强度较差、制备条件苛刻、易被水分侵蚀、抗析晶性能差(AT<85° C)等等。在氟化物玻璃系统中弓I入含磷组分，提高了氟化物玻璃的物化性能，但是氟磷酸盐玻璃声子能量较高。卤化物引入到玻璃中会在一定程度上降低玻璃的最高声子能量，使之更有利于实现稀土离子的有效发光。将磷酸盐和卤化物同时引入到氟化物玻璃中，形成氟卤磷酸盐玻璃，它综合了氟化物玻璃、卤化物玻璃、磷酸盐玻璃的优点，具有更宽的光谱透过范围以及低的光学损耗。同时氟卤磷酸盐玻璃在3 ii m波段具有与氟化物可比的高透过率和高稀土离子溶解度。另外在制备工艺上，它比氟化物玻璃更容易制备，工艺更加成熟，这为高质量、低损耗光纤的拉制提供了保障。因而氟卤磷酸盐玻璃可以成为传统氟化物玻璃及光纤的替代材料进入中红外国防安全领域、军事及民用领域。铒离子是可在3 U m处获得激光的重要稀土离子，它是通过4111/2 — 4I1372跃迁实现近3 的荧光发射，但是由于下能级4113/2的寿命要比上能级4Iiv2的寿命长，因此不能得到有效的近3 u m的荧光。已有报道可以通过引入Pr，Tm等离子，利用Pr，Tm存在与4113/2能级接近的相应能级来转移Er3+离子的下能级能量。但是Pr，Tm等离子又同时存在与4Iiv2能级接近的能级，这样造成了 3pm发光的上能级粒子数减少。如何削弱铒的下能级，而仍然保持铒的上能级粒子数成为一项重要的科研题目
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述技术缺点，提供一种铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃及其制备方法，与以往的玻璃基质材料相比，该种材料克服了氟化物玻璃(较差的热稳定性)和磷酸盐玻璃(较高的声子能量)所固有的缺点，在提高玻璃热稳定性的基础上，采用铒铽共掺，在980nm波长的激光二极管泵浦下能获得很强的3I1m突光,为3 P m波段激光器提`供一种合适的基质材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下: 本专利技术铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃的各组分按摩尔百分含量计，分别如下: Ba (H2PO4) 215 20%， Mg (PO3) 215 20%， AlF35 10%， BaF210 20%， MgF215 30%，NaX20 30%， ErF3I 5%， TbF34 10%。其中，X为F、Cl、Br、I中的任一种或任几种的组合。进一步地，将本专利技术的各所述组分混合均匀形成混合料后放入坩埚中，并置于电炉中进行熔制得到熔融的玻璃液，在所述熔制的过程中通入高纯氧气以对玻璃液除水。进一步地，本专利技术将除水后的玻璃液经均化澄清，然后快速将所述玻璃液浇注到已经预热好的模具上，然后放入已升温至所述玻璃的玻璃化转变温度的马弗炉中，进行退火。进一步地，本专利技术进行所述熔制的温度为900-1000°C。进一步地，本专利技术进行所述熔制的时间为15-20分钟。进一步地，本专利技术所述模具的预热温度为350-370°C ;玻璃液在所述马弗炉中的保温时间为2-3小时；进行所述退火时，先以9-1rc /小时的速度将所述马弗炉的温度降至100-110°c，然后关闭马弗炉，使马弗降温至室温。本专利技术铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃的制备方法包括如下步骤: ①将各所述组分混合均匀形成混 合料后放入坩埚中，并置于900-100(TC的硅碳棒电炉中熔制15-20分钟得到熔融的玻璃液，熔制过程中始终通入高纯氧气以对玻璃液除水； ②将除水后的玻璃液经均化澄清，然后快速浇注到已预热至350-370°C的模具上，后再放入已升温至所述玻璃液的玻璃化转变温度的马弗炉中，保温2-3小时后，再以9-ll°C/小时的速度将所述马弗炉降温至100-110°C，然后关闭马弗炉，使马弗降温至室温。本专利技术铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃的用途在于可用作3 P m激光玻璃的光纤预制棒的芯层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下: (I)本专利技术通过引入含磷组分，提高了氟卤酸盐玻璃的抗析晶能力。通常用AT常数来评估玻璃的抗析晶性能，其公式为:AT=Tx-Tgo其中，Tg和Tx分别为玻璃的转变温度、析晶起始温度。本专利技术的玻璃体系的AT常数均大于100°C，远大于氟化物玻璃体系的抗析晶性能指标(AT ( 85° C)，使氟卤磷酸盐玻璃达到了实用化的要求。(2)由于卤化物声子能量低，通过卤化物的弓I入进一步降低体系的最大声子振动强度，有利于提高铒的发光效率，在低功率泵浦条件下，可获得3 H m波段附近的发光。(3)铽(Tb)的7Ftl能级可以削弱铒(Er)离子的4113/2能级，而Tb3+离子不存在与Er3+离子4111/2能级邻近的能级，所以Tb3+离子不影响3 m发光上能级粒子数。 (4)同时，本专利技术的铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃的制作工艺简单，生产成本也较低。附图说明图1为实施例1所得铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃在功率为IW的980nm波长的激光二极管泵浦下，获得中心波长在3 P m波段的荧光光谱。图2为实施例2所得铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃的DSC曲线。图3为实施例2所得铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃在功率为0.5W的980nm波长的激光二极管泵浦下，获得中心波长在3 |1 m波段的荧光光谱。图4为实施例1和实施例2所得铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃的Raman光谱测试对比示意图。图5为实施例1和实施例2所得铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃在功率为IW的980nm波长的激光二极管泵浦下，获得中心波长在3 P m波段的荧光光谱。图6为本专利技术所提供的铒铽掺杂氟卤磷酸盐玻璃中稀土离子能量转移与传统获得3 m波段发光的铒铥、铒镨共掺时能量转移对比示意图。具体实施方式表I权利要求1.一种铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃，其特征在于，各组分按摩尔百分含量计，分别如下: Ba (H2PO4) 215 20%， Mg (PO3) 215 20%， AlF35 10%， BaF210 20%， MgF215 30%， NaX20 30%， ErF3I 5%, TbF34 10% ； 其中，X为F、Cl、Br、I中的任一种或任几种的组合。2.—种权利要求1的铒铽共掺氟卤磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于:将各所述组分混合均匀形成混合料后放入坩埚中，并置于电炉中进行熔制得到熔融的玻璃液，在所述熔制的过程中通入高纯氧气以对玻璃液除水。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:将除水后的玻璃液经均化澄清，然后快速将所述玻璃液浇注到已经预热好的模具上，然后放入已升温至所述玻璃的玻璃化转变温度的马弗炉中，进行退火。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于:进行所述熔制的温度为900-1000°C。5.根据权利要 求2或3所述的制备方法，其特征在于:进行所述熔制的时间为15-20分钟。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述模具的预热温度为350-370°C；玻璃液在所述马弗炉中的保温时间为2-3小时；进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铒铽共掺氟卤磷酸盐玻璃，其特征在于，各组分按摩尔百分含量计，分别如下：Ba(H2PO4)2??????????????????????15～20%，Mg(PO3)2???????????????????????????????????15～20%，AlF3???????????????????????????????????????????5～10%，BaF2??????????????????????????????????????????10～20%，MgF2?????????????????????????????????????????15～30%，NaX????????????????????????????20～30%，ErF3?????????????????????????????1～5%，TbF3????????????????????????????4～10%；其中，X为?F、?Cl、Br、I中的任一种或任几种的组合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田颖，徐时清，张军杰，邓德刚，赵士龙，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：
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