RU2548634C1 - Люминесцирующее стекло - Google Patents
Люминесцирующее стекло Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548634C1 RU2548634C1 RU2014100822/03A RU2014100822A RU2548634C1 RU 2548634 C1 RU2548634 C1 RU 2548634C1 RU 2014100822/03 A RU2014100822/03 A RU 2014100822/03A RU 2014100822 A RU2014100822 A RU 2014100822A RU 2548634 C1 RU2548634 C1 RU 2548634C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- luminescence
- mol
- ions
- spectrum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам Yb-содержащих оптических стекол, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных), генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.
Техническим результатом изобретения является создание стекла, характеризующегося интенсивной широкополосной люминесценцией в ближней инфракрасной области спектра и пригодного для использования в качестве активной среды лазера. Стекло, содержащее B2O3, Al2O3, La2O3 и/или Y2O3 и Yb2O3, имеет следующее соотношение компонентов, мол.%: 57-62 B2O3, 27-33 Al2O3, 1-9,5 La2O3 и/или Y2O3, 0,5-10 Yb2O3. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам Yb-содержащих оптических стекол, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных), генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.
Известно иттербиевое фосфатное стекло состава, мол. %: 60-75 P2O5, 10-30 Yb2O3, 0-30 комбинация двух или более компонентов X2O3, R2O, MO; здесь X2O3 представляет 0-26 мол. %, а Х выбирается из Al, В, La, Sc, Y и их смеси; R2O представляет 0-26 мол.%, а R выбирается из Li, Na, K и их смеси; MO представляет 0-26 мол.%, а M выбирается из Mg, Ca, Sr, Ba, Zn и их смеси (Ytterbium-phosphate glass, патент US 7,531,473 B2).
Недостатками известного стекла являются низкие влагостойкость и термопрочность, а также высокие потери на кооперативную люминесценцию ионов Yb3+, что затрудняет его использование в полевых условиях и мешает получению эффективной генерации при высоком уровне накачки.
Известно стекло состава, мол.%: 22 MgF2, 32-52 BaF2, 5-25 PbF2, 20 Al(PO3)3, 1 YbF3 (Yb3+ doped fluorine phosphorous glass with high crystallization stability and preparing method thereof, патент CN 101269913 (A) от 2008-09-24).
Основным недостатком известного стекла является низкая концентрация ионов Yb3+, что не позволяет получать высокую удельную мощность генерации.
Известно люминесцирующее германатное стекло состава, мол.%: (40-60) GeO2, (0,01-5) Er2O3, (1-28) Yb2O3, (15-30) B2O3, (1-5) Al2O3, (1-25) La2O3 (Люминесцирующее германатное стекло, патент РБ №12472, патент РФ №2383503).
Недостатком известного стекла является трудность получения генерации на ионах Yb3+ из-за передачи возбуждений с них на ионы Er3+.
Известно люминесцирующее кварцевое стекло состава, масс.%: (88-96) SiO2, (3-9) Yb2O3, (1-3) Rb2O по пункту 1 и (87-95) SiO2, (3-9) Yb2O3, (1-2) Rb2O, (1-2) Cs2O пo пункту 2 (Люминесцирующее кварцевое стекло (варианты), патент РБ №16901, патент РФ №2482079).
Недостатком известного стекла является относительно высокая интенсивность кооперативной люминесценции ионов Yb3+ (λ≈500 нм), что мешает получению эффективной генерации при высоком уровне накачки.
Наиболее близким к заявляемому стеклу по технической сущности является стекло состава, мол.%: (65-73) B2O3, (15-20) Al2O3, (8-15) La2O3 или Y2O3, (0,1-4) Sm2O3 (Люминесцирующее стекло, патент РБ №14839, патент РФ №2415089).
Недостатком прототипа является невозможность получения генерации в ближней инфракрасной области спектра из-за малого коэффициента ветвления люминесценции в переходах 4G5-2→6F3/2→11/2 ионов Sm3+ (λ≈940-1500 нм) и перекрытия соответствующих полос с полосами поглощения этих ионов. Это не позволяет использовать прототип в качестве активных сред лазеров, генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.
Задачей предлагаемого изобретения является создание люминесцирующего стекла, характеризующегося интенсивной широкополосной люминесценцией в ближней инфракрасной области спектра и пригодного для использования в качестве активной среды лазера.
Для решения поставленной задачи люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (B2O3), алюминия (Al2O3) и лантана (La2O3) и/или иттрия (Y2O3), дополнительно содержит оксид иттербия (Yb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол %: (57-62) B2O3, (27-33) Al2O3, (1-9,5) La2O3 и/или Y2O3, (0,5-10) Yb2O3.
Исходные материалы смешивали в требуемом соотношении, а полученную шихту плавили на воздухе в платиновом тигле в течение 1 часа. Выработку осуществляли путем отлива расплава на металлическую плиту.
Уменьшение концентрации Yb2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за низкой интенсивности люминесценции. Увеличение концентрации Yb2O3 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения квантового выхода люминесценции. Изменение концентрации остальных ингредиентов в заявляемых пределах, в том числе замена La2O3 на Y2O3, слабо влияет на спектр и квантовый выход люминесценции заявляемого стекла.
Составы заявляемого стекла и значения коэффициента поглощения k в максимуме чисто электронного перехода (λ≈976 нм), средней длительности затухания люминесценции ионов Yb3+, и квантового выхода люминесценции последних η=τ/τ0 сведены в таблицу. Здесь I - интенсивность люминесценции, τ0 - радиационное время жизни метастабильного состояния Yb3+, определяемое по известной формуле где g - статистический вес энергетического состояния, n - показатель преломления стекла (определялся иммерсионным методом). При определении возбуждение осуществлялось моноимпульсным излучением лазера на сапфире с титаном (λ=900 нм, длительность импульса ≈10 нс), регистрация производилась при λ=976 нм, толщина образцов составляла 1 мм.
Таблица | |||||||
№ образца | Состав, мол.% | k, см-1 | |
η, % | |||
B2O3 | Al2O3 | La2O3 и/или Y2O3 | Yb2O3 | ||||
1 | 57 | 33 | 9,5 | 0,5 | 3,7 | 920 | ≈100 |
2 | 60 | 30 | 9 | 1 | 6,7 | 940 | ≈100 |
3 | 60 | 30 | 5 | 5 | 25,3 | 360 | ≥40 |
4 | 62 | 27 | 1 | 10 | 48,0 | 220 | ≥25 |
На фигуре изображены спектр светоослабления (кривая 1) и «квантовый» спектр люминесценции при длине волны возбуждения 900 нм (кривая 2) для образца №2.
Видно, что квантовый выход люминесценции заявляемого стекла при концентрациях Yb2O3, менее или равных 1 мол.%, близок к 100% и сохраняет достаточно высокое значение (≥40%) при концентрации оксида активатора 5 мол.%. Отличительной особенностью данного стекла является низкая интенсивность кооперативной люминесценции ионов Yb3+. Например, по сравнению с рассмотренным аналогом (патенты РБ №16901 и РФ №2482079) она, по крайней мере, на два порядка ниже. Заявляемое стекло устойчиво к воздействию влажной атмосферы и пятнающих агентов.
Таким образом, заявляемое стекло в отличие от прототипа характеризуется эффективной широкополосной люминесценцией в ближней инфракрасной области спектра. Благодаря низкой эффективности кооперативной люминесценции ионов Yb3+ оно перспективно для использования в условиях высокой заселенности метастабильного состояния активатора. Это обеспечивает заявляемому стеклу преимущество в качестве активного элемента лазеров ближнего инфракрасного диапазона, функционирующих в моноимпульсном режиме.
Claims (1)
- Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (B2O3), алюминия (Al2O3) и лантана (La2O3) и/или иттрия (Y2O3), отличающееся тем, что дополнительно содержит оксид иттербия (Yb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
B2O3 57-62 Al2O3 27-33 La2O3 и/или Y2O3 1-9,5 Yb2O3 0,5-10
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100822/03A RU2548634C1 (ru) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100822/03A RU2548634C1 (ru) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2548634C1 true RU2548634C1 (ru) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100822/03A RU2548634C1 (ru) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Люминесцирующее стекло |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548634C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5747397A (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-05 | Bay Glass Research | Optical glass |
EP1760049A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-07 | Ohara Inc. | Glass or fluorescent glass |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
-
2014
- 2014-01-10 RU RU2014100822/03A patent/RU2548634C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5747397A (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-05 | Bay Glass Research | Optical glass |
EP1760049A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-07 | Ohara Inc. | Glass or fluorescent glass |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Da Vila et al. | Mechanism of the Yb–Er energy transfer in fluorozirconate glass | |
Lakshminarayana et al. | Photoluminescence of Pr3+, Sm3+ and Dy3+-doped SiO2–Al2O3–BaF2–GdF3 glasses | |
Xue et al. | Thermal and spectroscopic properties of Nd3+-doped novel fluorogallate glass | |
Dongmei et al. | Spectroscopic properties and energy transfer of Nd3+/Ho3+-doped Ga2O3-GeO2 glass by codoping Yb3+ ion | |
RU2383503C1 (ru) | Люминесцирующее германатное стекло | |
Laroche et al. | Experimental and theoretical investigation of the 4fn↔ 4fn-15d transitions in YPO4: Pr3+ and YPO4: Pr3+, Ce3+ | |
Trindade et al. | White light generation via sequential stepwise absorption and energy-transfer frequency upconversion in Tm3+/Er3+-codoped glass | |
Fazal et al. | Investigation of europium-doped aluminium phosphate glass for red light generation | |
Fuchi et al. | Wideband infrared emission from Yb3+-and Nd3+-doped Bi2O3–B2O3 glass phosphor for an optical coherence tomography light source | |
RU2548634C1 (ru) | Люминесцирующее стекло | |
Liao et al. | Spectroscopic properties of fluorophosphate glass with high Er 3+ concentration | |
Kochanowicz et al. | Upconversion emission in antimony–germanate double-clad optical fiber co-doped with Yb3+/Tm3+ ions | |
Jarucha et al. | Studying the properties of Gd2O3–WO3–CaO–SiO2–B2O3 glasses doped with Tb3+ | |
Reiche et al. | Blue and green upconversion in Er3+-doped fluoroindate glasses | |
RU2576761C9 (ru) | Люминесцирующее фосфатное стекло | |
Żmojda et al. | Upconversion energy transfer in Yb3+/Tm3+ doped tellurite glass | |
Su et al. | Phonon-assisted mechanisms and concentration dependence of Tm3+ blue upconversion luminescence in codoped NaY (WO4) 2 crystals | |
Anjaiah et al. | Concentration dependent luminescence and energy transfer properties of samarium doped LLSZFB glasses | |
Zhang et al. | Optical properties of Yb3+ ions in SiO2–Al2O3–CaF2 glasses | |
Skrzypczak et al. | Time‐resolved investigations of erbium ions in ZBLAN‐based glasses and glass ceramics | |
Zhang et al. | Spectroscopic Properties of Er3+‐Doped Na2O–La2O3–Al2O3–SiO2 Glasses | |
Chun et al. | Effects of Nb2O5 on thermal stability and optical properties of Er3+-doped tellurite glasses | |
Środa et al. | LaF 3 nanocrystals as a host for Er 3+ in oxyfluoride glass. | |
Rao et al. | Optical absorption and photoluminescence spectra of Ho3+ ions in PbO–MF2 (M= Ca, Zn and Pb)–P2O5 glass systems | |
Augustyn et al. | Comparison of selected optical properties of oxyfluoride glass fibers doped with Er 3+ and co-doped with Er 3+ Yb 3+ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160111 |