技术摘要：
本发明涉及一种中红外发光稀土掺杂氟化物纳米晶体玻璃材料制备方法，包括：根据中红外发光玻璃的组成精确称量各组分的原料，所述原料包括稀土氟化物；将混合后的原料在1200℃～1500℃温度条件下熔融0.5～1小时；将熔融后的玻璃液倒入铜制磨具中压制成型，在380℃～450  全部
背景技术：
稀土掺杂材料具有丰富的独特的稀土离子能级，其发光波长基本不受环境的影 响，在光通讯、激光光源、传感等领域具有广阔的应用前景。目前，利用稀土Ho3 离子从5I7→ 5I8能级间的辐射跃迁是实现2.0μm波长中红外荧光发光的有效途径之一。光源应用潜力广 泛，例如遥感、激光雷达、大气污染监测、医疗诊断手术等方面。然而，Ho3 离子的2.0μm波长 中红外荧光无法通过商用980nm或808nm的激光二极管直接抽运实现，需要引入其他稀土离 子例如Tm3 或Yb3 离子作为敏化剂，接收激发光，传递至发光中心Ho3 离子实现中红外发光 来实现。 低声子能量基体材料可以有效降低掺杂稀土离子的多声子弛豫引起的无辐射跃 迁，因此可以获得高效的中红外发光。氟化物与氧化物相比具有低的声子能量，而氧化物在 化学耐久性、热稳定性和机械强度等方面的性质通常优于氟化物。氧氟化物玻璃不仅具有 与氧化物玻璃类似的化学稳定性和机械特性，更重要的是所形成的氟化物纳米晶能够为稀 土离子提供低声子能量的发光环境。通过合适的热处理，稀土离子选择性富集到所形成的 氟化物纳米晶体中。氟化物纳米晶较低的声子能量能够有效降低稀土离子激发态的多声子 驰豫；同时稀土离子向氟化物晶体中的富集使得晶体中稀土离子的浓度提高，离子间距离 减小，多种稀土离子间能量转移过程更容易发生，因而稀土离子的中红外发光效率能够得 到显著提高。PbF2是一种高溶解度的稀土离子增感剂和激活剂，是一种很有前途的稀土掺 杂基体候选材料。 如何实现简单、高效地制备稀土掺杂中红外发光及透明微晶玻璃显得尤为重要， 因为这对于中红外光纤、激光器的研制尤为重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种中红外发光稀土掺杂氟化物纳米晶体玻璃材料制备 方法，该方法过对稀土掺杂玻璃进行一定的热处理工艺形成氟化物纳米晶，使稀土离子选 择性富集到所形成的氟化物纳米晶体中，实现提高中红外波段发光强度。 本发明解决上述技术问题所采用的方案是： 一种中红外发光稀土掺杂氟化物纳米晶体玻璃材料制备方法，包括如下步骤： 1)根据中红外发光玻璃的组成精确称量各组分的原料，所述原料包括稀土氟化 物，其中，原料中NaO由Na2CO3引入，将原料充分混合； 2)将混合后的原料在1200℃～1500℃温度条件下熔融0.5～1小时； 3)将熔融后的玻璃液倒入铜制磨具中压制成型，在380℃～450℃退火，然后随炉 冷却至室温得到前驱体玻璃； 3 CN 111606562 A 说　明　书 2/4 页 4)将制得的前驱体玻璃进行切割成多个样品，在Tg 30℃～Tg 150℃温度范围内 间隔温度点分别对切割后的多个样品玻璃进行热处理从而形成氟化物纳米晶玻璃材料； 5)从上述热处理后的多个样品中删选出发光性能最优的氟化物纳米晶玻璃进行 抛光，即得到所需玻璃样品。 进一步地，所述稀土氟化物为ErF3和HoF3或TmF3和HoF3或NdF3和HoF3，其中ErF3， TmF3和NdF3作为敏化剂，HoF3为发光中心。 进一步地，在制备稀土掺杂晶体玻璃时，将控制Er3 离子浓度为0.05～5mol％，Ho3 离子浓度为0.05～5mol％；本发明通过控制其中一种稀土离子的浓度，改变另外一种稀土 离子浓度，通过测试光学性能，最终获得最佳的稀土离子浓度比，其中，Er3 离子与Ho3 离 子的最佳浓度比为0.5～5:1。 进一步地，在制备稀土掺杂晶体玻璃时，控制Tm3 离子浓度为0.05～5mol％，Ho3 离子浓度为0.05～5mol％，Tm3 离子与Ho3 离子的最佳浓度比为0.5～5:1。 进一步地，将制得的前驱体玻璃样品切割成多个块状，在Tg 30℃～Tg 150℃温度 范围内以10℃为温度梯度对多个块状前驱体玻璃样品分别进行热处理，根据热处理后的玻 璃样品的光学性能确定最优的热处理温度。 上述方法中的热处理工艺是为了生成氟化物纳米晶，使稀土离子选择性富集到所 形成的氟化物纳米晶体中，提高敏化剂(Er3 ，Tm3 ，Nd3 )与发光中心Ho3 的能量转移效率，增 强Ho3 离子的～2μm红外发光。 与现有技术相比本发明至少具有以下有益效果： 1)本发明制得的玻璃是氟氧化物微晶玻璃，具有氧化物玻璃的化学稳定性和机械 特性，同时具有氟化物的低声子能量特性，能够有效降低稀土离子激发态的多声子驰豫，提 高发光效率；本发明所选原料价格低廉，制备工艺简单，制得的玻璃具有优良的化学稳定性 和热稳定性，有利于实际生产应用； 2)Er3 的掺杂能够有效的激发Ho3 的～1180nm的5I →56 I8能级跃迁和～2000nm的 5I →5I 能级跃迁，并且随着Er3 7 8 浓度的提升Ho3 发光强度逐渐提高，Er3 的4I13/2能级荧光寿 命可达到6.09ms； 3)本发明对玻璃进行热处理，生成氟化物纳米晶，使稀土离子选择性富集到所形 成的氟化物纳米晶体中，增强Ho3 离子的～2μm红外发光。随着热处理的开始，2000nm附近 的5I7→5I8能级跃迁强度有着明显的增强，并根据此可得到最佳的热处理工艺制度。 4)该微晶玻璃可用于中红外光纤材料的制备，可进一步研制光纤激光器。 附图说明 图1为Er3 、Ho3 的能级示意图及主要的能量传递路径； 图2为掺杂0.2mol％Er3 不同热处理温度下Ho3 ：5I 57→ I8发光强度； 图3为掺杂0.1mol％Ho3 480℃热处理样品的发射光谱。