Люминесцирующее кварцевое стекло

(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной И атомной физики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Малащкевич Георгий Ефимович Демидович Александр Анатольевич Луценко Евгений Викторович ПодденежнЫй Евгений Николаевич (ВУ)научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 5102 и А 12 О 3, отличающееся тем,что оно дополнительно содержит Тш 2 О 3 при следующем соотношении компонентов, мас. 5102 А 12 О 3 ТШ 2 О 396,5-99,4 0,3-2,5 0,3-2,0, при этом атомарное соотнощение А 1/Тш составляет не менее 1.Изобретение относится К легированнь 1 м стеклам, в частности К кварцевому стеклу,полученному по золь-гель методу, которое может использоваться в качестве голубого люминофора, а также в качестве активного вещества лазеров ИК-диапазона, в том числе волоконных.Известно полученное золь-гель методом кварцевое стекло (патент РБ 3675, МПК С О 3 С 3/06, 4/12, 1998) следующего состава, мас. Ег 203 0,01-0,03, ОН 0,0010-0,0025, 5102 остальное.Известное стекло не обладает люминесценцией в голубой области спектра и характеризуется узкой полосой люминесценции при Ж м 1,55 мкм (эффективная полуширина этой полосы м 35 нм). Это не позволяет использовать известное стекло в качестве голубого люминофора и ограничивает пропускную способность волоконно-оптических линий связи, оснащенных усилителями из этого стекла.Наиболее близким по технической сущности является полученное золь-гель методом кварцевое стекло (патент РБ 6341, МПК С О 3 С 3/06, 2001) следующего состава, мас. 5102 97,5-98,2 (Се 02 Се 203) 0,5-1,5 А 1203 0,3-1,0, при этом атомарное соотношение А 1/Се должно быть не менее 1.Недостатком прототипа является отсутствие люминесценции в ИК-диапазоне.Указанный недостаток не позволяет использовать прототип в качестве активного вещества лазеров ИК-диапазона.Задачей предполагаемого изобретения является создание стекла эффективно люминесцирующего в области ИК-диапазона и сохраняющего интенсивную люминесценцию в голубой области спектра. Это позволит использовать заявляемое стекло в качестве активного вещества лазеров ИК-диапазона, а также голубого люминофора.Для решения поставленной задачи люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 5102 и А 1203, дополнительно содержит Тш 203 при следующем соотношении компонентов,мас. 5102 96,5-99,4 А 1203 0,3-2,5 Тш 203 0,3-2,0, при этом атомарное соотношение А 1/Тш составляет не менее 1.Стекло получали прямым золь-гель методом. В качестве исходного сырья использовали тетраэтилортосиликат 51(0 С 2 Н 5)4, соляную кислоту НС 1 (как катализатор), аморфный тонкодисперсный кремнезем 5102 (как наполнитель для уменьшения растрескивания ксерогелей), соли тулия Тш(1103)3 и алюминия А 1(1 Т 03)3 и дистиллированную воду Н 20. Тетраэтилортосиликат подвергали гидролизу в водном растворе в присутствии соляной кислоты (0,0111 раствор в деионизованной воде). 0 бразованную смесь нейтрализовали введением слабого основания (0,0511 раствора аммиака), разливали в формы и вь 1 держивали до образования геля. Полученные гели сушили на воздухе и прокаливали во фторсодержащей атмосфере, затем пропитывали в растворах нитратов тулия и алюминия различной концентрации. Активированные гели сушили на воздухе и спекали в потоке гелия при температуре 1300 С до получения прозрачного стекла.Уменьшение концентрации тулия ниже заявляемой нецелесообразно, так как ведет к снижению интенсивности люминесценции стекла до величин, не представляющих практического интереса. Увеличение концентрации тулия выше заявляемой сопровождается значительным тушением люминесценции в голубой области спектра и при Ж - 1,45 мкм в результате кроссрелаксационных взаимодействий. Уменьшение концентрации алюминия ниже заявляемой, равно как и уменьшение атомарного соотношения А 1/Тш менее единицы, нежелательно, так как также может сопровождаться тушением люминесценции в голубой области спектра и при Ж м 1,45 мкм, а увеличение его концентрации выше заявляемой сопровождается резким увеличением светорассеяния стекла.Составы заявляемого стекла И относительные пиковые интенсивности 1 полос люми 3 несценции 1132 3 Е, Ом м 460 нм) И 3 Н 4 3 134 (Ж м 1450 нм) ионов Тш д, Измеренные дляплоских образцов толЩиной 1 мм при длинах волн возбуждения Хвозб 210 И 800 нм соответственно, сведены в таблицу. На фигуре изображен Корректированный спектр люминесценции образца 2 при Жшб 210 (кривая 1) И 800 нм (кривая 2).Заявляемое стекло характеризуется также интенсивной катодолюминесценцией,спектр которой практически повторяет спектр, полученный при оптическом возбуждении. Содержание ионов гидроксила при используемой методике синтеза стекла не превышает 0,01 мас. , что обеспечивает пренебрежимо малое тушение ими люминесценции Тш 3 и соответственно высокий квантовый выход последней, а также отсутствие вспенивания при нагреве выше 1250 С, что позволяет вытягивать из такого стекла оптические волокна.Таким образом, заявляемое стекло характеризуется интенсивной люминесценцией в голубой И инфракрасной областях спектра, а также большой полушириной инфракрасных полос люминесценции. Это обеспечивает ему преимущества при использовании в качестве голубого люминофора И активного вешества лазеров И усилителей ИК-диапазона.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.