RU2490221C1 - Люминесцирующее стекло - Google Patents
Люминесцирующее стекло Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490221C1 RU2490221C1 RU2012100252/03A RU2012100252A RU2490221C1 RU 2490221 C1 RU2490221 C1 RU 2490221C1 RU 2012100252/03 A RU2012100252/03 A RU 2012100252/03A RU 2012100252 A RU2012100252 A RU 2012100252A RU 2490221 C1 RU2490221 C1 RU 2490221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stokes
- glass
- oxide
- laser
- luminescence
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к легированным стеклам, которые могут использоваться в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ≈0,89-0,99 мкм, активной среды усилителей и лазерных преобразователей, функционирующих в полосе антистоксовой люминесценции, а также для визуального контроля мощности лазерного ИК-излучения. Технический результат изобретения заключается в создании стекла с высокой эффективностью антистоксовой люминесценции при возбуждении в спектральной области с λ≈0,89-0,99 мкм и высоким сечением усиления в основной полосе антистоксовой люминесценции. Люминесцирующее стекло содержит двуокись кремния, окись иттербия Yb2O3, окись эрбия Er2O3 и окись рубидия Rb2O при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 85,8-92,7; Yb2O3 - 4,9-9,8; Er2O3 - 0,8-2,4; Rb2O - 1,6-2,4. 1 табл.
Description
Изобретение относится к легированным стеклам, в частности к полученному по золь-гель процессу стеклу, легированному иттербием и эрбием, которое может использоваться в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с длиной волны λ≈0,89-0,99 мкм, активной среды усилителей и лазерных преобразователей, функционирующих в полосе антистоксовой люминесценции, а также для визуального контроля мощности лазерного ИК-излучения.
Известно иттербий-фосфатное стекло (патент US №7531473, B2), которое включает до 30 мол. % Yb2O3 и может содержать также один или более других "лазерных" ионов. Недостатком стекла являются малая эффективность антистоксовой люминесценции и присущие фосфатным стеклам низкие эксплуатационные параметры. Это не позволяет использовать стекло в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ≈0,89-0,99 мкм и активной среды "up"-конверсионных лазерных преобразователей.
Известно люминесцирующее гельное кварцевое стекло (патент BY №3675) следующего состава, мас.%: 0,01-0,03 Er2O3; 0,0010-0,0025 OH-; SiO2 остальное. Недостатком является невозможность его использования в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ ~ 0,89-0,99 мкм и активной среды "up"-конверсионных лазерных преобразователей.
Известно силикатное стекло для "up"-конверсионной флуоресценции (патент US №6879609), включающее SiO2, Al2O3, La2O3, Tm2O3, которое дополнительно может содержать GeO2 и Er2O3). Основным недостатком является невозможность визуализации ИК-излучения с λ ~ 0,89-0,96 мкм.
Известно люминесцирующее гельное кварцевое стекло (патент BY №9281), включающее (мас.%) 96,000-99,299 SiO2, 0,2-2,0 Sm2O3, 0,001-0,010 ОН-, 0,5-2,0 Ag2O. Недостатком является невозможность его использования в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ ~ 0,89-0,99 мкм и активной среды "up"-конверсионных лазерных преобразователей.
Наиболее близким к заявляемому стеклу по технической сущности является люминесцирующее кварцевое стекло (патент BY №11772), включающее (мас.%) 95,0-99,4 SiO2, 0,5-4,0 CeO2, 0,1-1,0 Ho2O3, причем атомарное отношение Ce/Ho составляет не менее 1.
Недостатком прототипа является невозможность его использования в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ ~ 0,89-0,99 мкм и активной среды "up"-конверсионных лазерных преобразователей с накачкой при указанных длинах волн.
Задачей предлагаемого изобретения является создание стекла с высокой эффективностью антистоксовой люминесценции при возбуждении в спектральной области с λ≈0,89-0,99 мкм и высоким сечением усиления в основной полосе антистоксовой люминесценции. Это позволит использовать его в качестве антистоксовых визуализаторов соответствующего ИК-излучения и активных элементов лазеров либо усилителей, функционирующих в полосе антистоксовой люминесценции.
Для выполнения поставленной задачи предложено люминесцирующее стекло, содержащее двуокись кремния, дополнительно содержит окись иттербия Yb2O3, окись эрбия Er2O3 и окись рубидия Rb2O при следующем соотношении (мас.%): SiO2 85,8-92,7; Yb2O3 4,9-9,8; Er2O3 0,8-2,4; Rb2O 1,6-2,4.
Введение Rb2O позволяет повысить в стекле концентрацию редкоземельных активаторов при сохранении его прозрачности и сформировать наночастицы твердого раствора в форме оксида (Yb, Er)2O3, характеризующегося эффективной миграцией возбуждений между ионами Yb3+ и Er3+.
Стекло получали прямым золь-гель способом, включающим следующие этапы:
- гидролиз тетраэтилортосиликата Si(OC2H5)4 в водно-спиртовой среде в присутствии соляной кислоты HCl, используемой в качестве катализатора, до получения золя;
- диспергирование в золе с помощью ультразвуковой установки аэросила, который используется как наполнитель для уменьшения растрескивания ксерогелей;
- очистку полученного золь-коллоида от примесей и грита способом центробежной сепарации;
- нейтрализацию среды водным раствором аммиака;
- литье жидкого шликера в форму;
- гелеобразование;
- сушку в термошкафу;
- термообработку;
- пропитку ксерогеля раствором легирующих соединений;
- сушку в термошкафу;
- термообработку;
- спекание ксерогеля до состояния прозрачного стекла при T≈1150°C.
Уменьшение концентрации Yb2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за невысокого линейного коэффициента поглощения в абсорбционном переходе 2F7/2→2F5/2 ионов Yb3+. Увеличение концентрации Yb2O3 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения прозрачности стекла. Уменьшение концентрации Er2O3 ниже заявляемой либо ее увеличение выше заявляемой нецелесообразно по причине значительного ослабления интенсивности антистоксовой люминесценции из-за реализации прямого и обратного переноса возбуждений между ионами Yb3+ и Er3+. Уменьшение концентрации Rb2O ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения прозрачности стекла и повышения температуры его спекания, а увеличение выше заявляемой - также из-за снижения прозрачности стекла.
Составы заявляемого стекла (по синтезу), пиковое значение линейного коэффициента поглощения k в максимуме полосы 2F7/2→2F5/2 ионов Yb3+ (λ≈978 нм), относительная интегральная интенсивность антистоксовой люминесценции I в переходах 2H11/2, 4S3/2→4I15/2 (λ≈510-570 нм) и 4F9/2→4I15/2 (λ≈640-690 нм) при возбуждении излучением лазерного диода с λ≈971 нм, сечения усиления σ1 и σ2 в максимумах полос люминесценции 2H11/2→4I15/2 (λ≈522 нм) и 4S3/2→4I15/2 (λ≈545 нм) ионов Er3+ приведены в таблице. Значения сечений усиления определялись с помощью известной формулы
В этой же таблице дана предельная относительная погрешность измерений Δ. Сравнительно большое значение последней обусловлено неравномерностью распределения соактиваторов по сечению цилиндрических образцов.
Таблица | ||||||||
№ образца | Состав, мас.% | k(см-1) при λ≈978 нм | I, отн.ед. | σ1 | σ1 | |||
SiO2 | Yb2O3 | Er2O3 | Rb2O | 10-21 см2 | ||||
Δ=±15% | ||||||||
1 | 89,4 | 5,8 | 2,4 | 2,4 | 2,46 | 0,74 | 9,4 | 1,9 |
2 | 85,8 | 9,8 | 1,6 | 2,8 | 3,88 | 1,0 | 9,3 | 1,9 |
3 | 92,7 | 4,9 | 0,8 | 1,6 | 2,75 | 0,6 | 9,5 | 1,9 |
На фигуре 1 изображен спектр светоослабления образца 1. На фигуре 2 приведены нормированные путем приведения в максимуме к единице спектры антистоксовой люминесценции образца 3, записанные при плотности мощности непрерывного лазерного возбуждения на λ=971 нм, равной 0,2 кВт/см2 (кривая 1) и 2,2 кВт/см2 (кривая 2).
Видно, что заявляемое стекло характеризуется достаточно высокими значениями k и σ, а его видимая антистоксова люминесценция состоит из двух частично перекрывающихся полос в зеленой области спектра и одной полосы в красной области. Причем соотношение интенсивностей люминесценции в области 510-570 нм и области 640-690 нм при заданной концентрации соактиваторов определяется мощностью возбуждения. Данные свойства позволяют использовать заявляемое стекло в качестве антистоксовых визуализаторов ИК-излучения с λ≈0,89-0,99 мкм, активных элементов лазеров либо усилителей, функционирующих в полосе антистоксовой люминесценции, а также для визуального контроля мощности лазерного излучения.
Claims (1)
- Люминесцирующее стекло, содержащее двуокись кремния, отличающееся тем, что дополнительно содержит окись иттербия (Yb2O3), окись эрбия (Er2O3) и окись рубидия (Rb2O) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 85,8-92,7 Yb2O3 4,9-9,8 Er2O3 0,8-2,4 Rb2O 1,6-2,4
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100252/03A RU2490221C1 (ru) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100252/03A RU2490221C1 (ru) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012100252A RU2012100252A (ru) | 2013-07-20 |
RU2490221C1 true RU2490221C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=48791438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012100252/03A RU2490221C1 (ru) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490221C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10815145B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-10-27 | Corning Incorporated | High index glass and devices incorporating such |
RU2738402C2 (ru) * | 2015-09-10 | 2020-12-11 | Ферро Корпорэйшн | Фритты, гранулы и/или концентраты, добавляемые в копильник, для придания флуоресценции |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022167244A1 (en) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | Signify Holding B.V. | Coating for led lighting device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3935119A (en) * | 1971-11-30 | 1976-01-27 | Owens-Illinois, Inc. | Luminescent device, process, composition, and article |
US6128430A (en) * | 1997-06-23 | 2000-10-03 | Corning Incorporated | Composition for optical waveguide article and method for making continuous clad filament |
SU478575A1 (ru) * | 1970-05-19 | 2005-06-20 | Физический институт им.Н.П.Лебедева АН СССР | Стекло для оптических квантовых генераторов |
US20100323204A1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-23 | Rensselaer Polytechnic Institute | Process for making rare earth containing glass |
US8004196B2 (en) * | 2007-11-21 | 2011-08-23 | Schott Ag | Alkali-free aluminoborosilicate glasses for lighting means with external or internal contacting |
-
2012
- 2012-01-10 RU RU2012100252/03A patent/RU2490221C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU478575A1 (ru) * | 1970-05-19 | 2005-06-20 | Физический институт им.Н.П.Лебедева АН СССР | Стекло для оптических квантовых генераторов |
US3935119A (en) * | 1971-11-30 | 1976-01-27 | Owens-Illinois, Inc. | Luminescent device, process, composition, and article |
US6128430A (en) * | 1997-06-23 | 2000-10-03 | Corning Incorporated | Composition for optical waveguide article and method for making continuous clad filament |
US20100323204A1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-23 | Rensselaer Polytechnic Institute | Process for making rare earth containing glass |
US8004196B2 (en) * | 2007-11-21 | 2011-08-23 | Schott Ag | Alkali-free aluminoborosilicate glasses for lighting means with external or internal contacting |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738402C2 (ru) * | 2015-09-10 | 2020-12-11 | Ферро Корпорэйшн | Фритты, гранулы и/или концентраты, добавляемые в копильник, для придания флуоресценции |
US10815145B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-10-27 | Corning Incorporated | High index glass and devices incorporating such |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012100252A (ru) | 2013-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Meza et al. | Luminescence concentration quenching mechanism in Gd2O3: Eu3+. | |
Rakov et al. | Three-photon upconversion and optical thermometry characterization of Er3+: Yb3+ co-doped yttrium silicate powders | |
Wen et al. | Energy transfer and luminescence studies of Pr3+, Yb3+ co-doped lead borate glass | |
Boetti et al. | Thermal stability and spectroscopic properties of erbium-doped niobic-tungsten–tellurite glasses for laser and amplifier devices | |
Katayama et al. | Mechanism of quantum cutting in Pr3+–Yb3+ codoped oxyfluoride glass ceramics | |
Gorni et al. | Effect of the heat treatment on the spectroscopic properties of Er3+-Yb3+-doped transparent oxyfluoride nano-glass-ceramics | |
Morassuti et al. | Spectroscopic investigation and interest of Pr3+-doped calcium aluminosilicate glass | |
Sasikala et al. | Spectroscopic properties of Er3+ and Ce3+ co-doped tellurite glasses | |
Duverger et al. | Erbium-activated silica xerogels: spectroscopic and optical properties | |
Karki et al. | Physical, optical and luminescence properties of B2O3-SiO2-Y2O3-CaO glasses with Sm3+ ions for visible laser applications | |
Xia et al. | The impact of 2H9/2→ 4I13/2 emission from Er3+ ions on ratiometric optical temperature sensing with Yb3+/Er3+ co-doped upconversion materials | |
Kumari et al. | Energy transfer and dipole–dipole interaction in Er 3+/Eu 3+/Yb 3+: Gd 2 (MoO 4) 3 upconverting nanophosphors | |
RU2490221C1 (ru) | Люминесцирующее стекло | |
Grzeszkiewicz et al. | Downconversion in Y2Si2O7: Pr3+, Yb3+ polymorphs for its possible application as luminescent concentrators in photovoltaic solar-cells | |
Hu et al. | Spectroscopic properties of Tm3+/Er3+/Yb3+ co-doped oxyfluorogermanate glasses containing silver nanoparticles | |
El-Maaref et al. | Optical and spectroscopic study of Nd 2 O 3-doped SBN glass in the near-infrared, visible and UV regions under pumping up-conversion emissions | |
Yao et al. | Enhancing up-conversion luminescence of Er 3+/Yb 3+-codoped glass by two-color laser field excitation | |
Solís et al. | Surfactant effect on the upconversion emission and decay time of ZrO2: Yb-Er nanocrystals | |
Andrade et al. | Spectroscopic assignments of Ti 3+ and Ti 4+ in titanium-doped OH− free low-silica calcium aluminosilicate glass and role of structural defects on the observed long lifetime and high fluorescence of Ti 3+ ions | |
Deshpande et al. | Efficient lasing action from Rhodamine-110 (Rh-110) impregnated sol–gel silica samples prepared by dip method | |
Sheng et al. | Effect of Eu3+ codoping on upconversion luminescence in Y2O3: Er3+, Yb3+ nanocrystals | |
Xu et al. | The upconversion luminescence from visible to near-infrared in pyrosilicate C-Er2Si2O7 | |
Joshi et al. | IR to visible upconversion luminescence of transparent (Mg, Er)–α-Sialon ceramics | |
Rakov et al. | Enhancement of 1.5 μm fluorescence signal from Er3+ due to Yb3+ in yttrium silicate powders pumped at 975 and 808 nm | |
RU2495836C1 (ru) | Люминесцирующее кварцевое стекло |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200111 |