Люминесцирующее стекло

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Рачковская Галина Евтихиевна Захаревич Галина Борисовна Юмашев Константин Владимирович Скопцов Николай Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Люминесцирующее стекло, содержащее 2 и , отличающееся тем, что дополнительно содержит 2, 2 и 23 при следующем соотношении компонентов, мол.2 43,0-49,5 35,0-39,5 2 1,5-5,5 2 10,5-14,0 23 0,5-1,0. Изобретение относится к составам оптических стекол, в частности к люминесцирующим стеклам, активированным ионами редкоземельных элементов, в частности ионами эрбия, и предназначено для использования в качестве активного материала в ап-конверсионных лазерах и в качестве преобразователей инфракрасного лазерного излучения в видимую область спектра. Такие активные среды должны обеспечивать эффективную люминесценцию в области 0,5 мкм, соответствующей переходу иона 343/2-415/2, при накачке излучением с длинной волны 0,97 мкм. Известно люминесцирующее теллуритное стекло, легированное ионами эрбия, состава в мол.2 - 80 2 - 10- 9 23 - 1 1. Известное стекло характеризуется низкой интенсивностью ап-конверсионной люминесценции. Известно люминесцирующее германатное стекло состава в мол.2 40-60 23 0,01-5 23 1-28 23 15-30 23 1-5 23 1-25 2. Известное стекло предназначено для генерации в спектральной области 1,5 мкм и характеризуется низкой интенсивностью люминесценции, что также не позволяет использовать его в качестве эффективного апконверсионно люминесцирующего материала, преобразующего инфракрасное излучение в видимое. Наиболее близким к предлагаемому стеклу по технической сущности и достигаемому результату является люминесцирующее стекло (взято за прототип), которое содержит в 18109 1 2014.04.30 мол.2 40,0-90,0 23 1,0-20,0 23 1,0-10,00,1-5,0 25 1,0-5,0, а также оксиды щелочных металлов 2 (2, 2, 2) 2,0-45,0 и оксиды щелочноземельных металлов(, , , ) 0-20,0 3. Стекло-прототип характеризуется белым,желтым и голубым излучением при возбуждении в ультрафиолетовой спектральной области на длине волны 254 нм, причем цвет свечения зависит от концентрациии 25. Стекло указанного состава синтезируют при температуре 1450 С. Недостатком стекла является то, что оно не обладает свойством ап-конверсионного преобразования инфракрасного излучения в видимое зеленое, в связи с отсутствием в составе трехвалентных ионов эрбия. Поэтому не может быть использовано в ап-конверсионных лазерах в качестве лазерной активной среды для преобразования инфракрасного излучения в видимую зеленую область спектра. Кроме того, стекло-прототип синтезируется при высокой температуре. Техническая задача изобретения - создание стекла, обладающего свойством апконверсии, т.е. преобразования инфракрасного излучения в видимую область спектра и характеризующегося высокой интенсивностью люминесценции зеленого излучения в спектральной области при- 540 нм. Поставленная задача достигается тем, что люминесцирующее стекло включает 2 2, 2 и 23 при следующем соотношении компонентов, мол.2 43,049,535,0-39,5 2 1,5-5,5 2 10,5-14,0 и 23 0,5-1,0. Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе стекла позволяет обеспечить апконверсионную люминесценцию зеленого излучения в спектральной области 540 нм, сохраняя при этом прозрачность стекла, и, таким образом, создать новое люминесцирующее стекло для активной среды ап-конверсионных лазеров, с помощью которых представляется возможным осуществлять генерацию на длине волны 540 нм. Из источников информации люминесцирующее стекло с данным соотношением компонентов для решения указанной задачи неизвестно и нами предлагается впервые. В качестве сырьевых материалов для синтеза стекла используют диоксид кремния, диоксид германия, оксид свинца, фторид свинца марки хч и оксид эрбия (99,99 ). Сырьевые материалы взвешивают на электронных весах, тщательно перемешивают и просеивают через сито 0,5. Приготовленную таким образом шихту для варки стекла засыпают в корундовые тигли, которые помещают в стекловаренную электрическую печь с силитовыми нагревателями. Варку стекла осуществляют при температуре 90050 С с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 мин до полного провара и осветления стекломассы. Скорость подъема температуры в печи 300 С в час. Конкретные составы и свойства предлагаемого стекла и прототипа представлены в табл. 1, 2. Таблица 1 Составы стекол Компоненты 2 18109 1 2014.04.30 Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, не могут быть использованы для этой цели, так как кристаллизуются при выработке либо опалесцируют, теряя свою прозрачность. Таблица 2 Свойства стекол Наименование свойств Температура синтеза стекла, С Температура стеклования, С Плотность, кг/м 3 Интенсивность люминесценции в переходе 43/2-415/2 отн. ед. Коэффициент поглощения, см-1 Поперечное сечение поглощения,10-21 см 2 Длина волны возбуждающего излучения, нм Длина волны люминесценции, нм 16,0 16,0 16,0, нм- коэффициент поглощения и поперечное сечение поглощения измерены на длине волны накачки 976 нм (инфракрасное излучение)- ширина полосы люминесценции на полувысоте, соответствующая переходу 4 3/2-415/2 иона 3. 976 ПК 540 зеленый Сопоставляя предлагаемое стекло и стекло-прототип видно, что в отличие от прототипа предлагаемое стекло характеризуется ап-конверсионной люминесценцией, обусловленной переходом 43/2-415/2, иона 3 и обладает свойством преобразовывать инфракрасное излучение в видимую зеленую область спектра при длине волны -540 нм. Преимуществом предлагаемого стекла является качественно новый химический состав, обеспечивающий интенсивную ап-конверсионную люминесценцию, а также низкая температура синтеза(90050 С), что упрощает технологический процесс синтеза стекла и снижает энергозатраты на его производство. Таким образом, люминесцирующее стекло предлагаемого состава способно преобразовывать инфракрасное излучение в видимое и обладает интенсивной ап-конверсионной люминесценцией в спектральной области 540 нм, что дает возможность эффективно его использовать в качестве активного материала в ап-конверсионных лазерах и преобразователях инфракрасного излучения в видимое (зеленое). Источники информации 1..,.,..// . / . . - 2002. - . 85. - . 6. - . 1391-1395. 2. Патент РФ 2 383503 1, МПК 03 3/253, 2008, 2010. 3. Патент США 4806268, 1989 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3