專利名稱：紅外激光探測卡的制作方法
技術領域：
本發明屬于紅外激光檢測技術領域，涉及一種檢測紅外激光器波長的探測卡。
紅外激光探測裝置有幾種類型，如半導體光伏型紅外探測器，由紅外探測材料制成的紅外探測器件等。用于紅外激光識別的半導體探測器是把光信號變為電信號，經過放大等過程，這種探測器，結構復雜，成本也高。一種顯示紅外光斑的簡單方法，是利用紅外傳感卡。美國Newport公司生產的紅外傳感卡，靈敏度較高，但不能顯示出光斑尺寸，激光的模式等，且存在易飽和現象，在強激光照射下有變黑飽和現象。另一些用在紅外顯示領域的探測卡，是簡單的將一些上轉換粉末材料涂抹在一塊面板上，靈敏度低，使用不方便。
本發明的目的是提供一種用于探測半導體激光器(LD)的紅外探測卡。本發明不僅顯示激光器光斑的大小，而且能顯現激光器激光的模式。
本發明外形設計成一種長方形結構，在基板上開出所需形狀的孔。將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃粉末，平鋪放入長方形結構中的孔內，再經塑封機熱塑成型。
本發明的基板可以是塑料，也可是硬紙片，或者為其它類似的材質。塑封材料為無機玻璃等透光材料。開孔的形狀可以是長方形、正方形、圓形或其它所需形狀。摻稀土氟鋯酸鹽玻璃是一種高效上轉換激光材料，化學式為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，簡寫為ZBLAN，所摻稀土為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb。用來將紅外激光轉換成綠色可見光的摻雜稀土為Er和鐿Yb，將紅外激光轉換成藍色可見光的摻雜稀土為Tm和Yb。
氟鋯酸鹽的組分含量為ZrF4，50-60％；BaF2，20-30％；LaF3，0-10％；AlF3，0-5％；NaF，0-20％。其中各組分百分含量為摩爾百分比。可以表示為(50-60％)ZrF4-(20-30％)BaF2-(0-10％)LaF3-(0-5％)-AlF3-(0-20％)NaF。稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1-3mol％，Yb濃度為1-2mol％，若是采用摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
本發明可分兩種樣式。一種專門用來探測波長在780-810nm、965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，探測卡上顯示光斑為綠色，上轉換激光材料氟鋯酸鹽玻璃摻稀土為元素Er和Yb，基板上開有一個孔，放入一種上轉換激光材料。另一種為在基板上開有兩個孔，分別放入不同的上轉換材料。其中一個孔內放入摻稀土元素Er和Yb的氟鋯酸鹽玻璃粉末，主要為了識別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長紅外激光，顯示光斑為綠色，另一個孔內放入摻稀土元素Tm和Yb的氟鋯酸鹽玻璃，主要是為了識別波長為980nm附近的紅外激光。只有波長為980nm附近的紅外激光照射時才出現光斑，顯示出藍色光斑。
本發明的發光原理是上轉換發光，也就是通過吸收兩個以上的紅外光子而發射出一個可見光光子(綠色或藍色)，從而由探測卡顯現出現。
本發明的目的關鍵之一是制備出高效摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料。
結合具體實例說明摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝。
ZBLAN配比為53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF，稀土摻雜若是用稀土Er和Yb其摩爾百分比濃度Er為1.5mol％，Yb為1mol％若是采用雙摻雜稀土Tm和Yb其摩爾百分比濃度為0.3mol％和1mol％。準確稱取各組分混合均勻后，放入鉑坩堝或石墨坩堝中，上下各鋪一層NH4HF4(大約為組分總量的1/4-1/3)，放入爐中。燒制過程如下205-210℃(60min)-900℃(90min)升溫過程均為快速升溫(50℃/min)。
900℃取出后倒入已預熱到260℃的銅模具中，再放回預熱銅模具的電爐中自然冷至室溫(至少12小時)。取出后即為氟鋯酸鹽玻璃，然后再將其研磨成粉末備用。
本發明外形設計成一種長方形結構，如
圖1和圖2所示。
圖1中，1為顯示綠色光斑的上轉換激光材料，3為邊框，4為面板。
圖2中，1為顯示綠色光斑的上轉換激光材料，2為顯示藍色光斑的上轉換激光材料，3為邊框，4為面板。
本發明的制作過程，是將制備的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃研成粉末，平鋪放入用塑料或硬紙作成的基板的孔內，用無機玻璃經塑封機熱塑成型。
本發明采用的熱塑材料是無機玻璃材料，所以抗損傷、抗老化能力明顯增強，而且透光度好，無方向性限制，可正反兩面同時觀察。同時因卡的厚度不足1mm，所以可在幾毫米寬的狹縫中使用。而且它又可判別出兩種不同波長的紅外激光，以及能顯示出光斑的尺寸，激光模式，不需儀器即可直接鑒別激光的質量等。再有紅外激光在卡上體現為綠色光斑，對人的眼睛來說，即敏感又安全，而且紅外激光越強，光斑越亮，不存在飽和與老化現象。所以這種紅外探測卡更便于使用。
權利要求
1.一種紅外探測卡，其特征是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料，平鋪放入基板上的孔內，用透明材料經塑封機熱塑成型，氟鋯酸鹽玻璃組成表示為ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF；所摻稀土元素為鉺Er和鐿Yb或銩Tm和鐿Yb；所摻稀土元素鉺Er和鐿Yb的量摩爾百分比濃度為1-3mol％和1-2mol％，所摻稀土銩Tm和鐿Yb的摩爾百分比為Tm0.3-1mol％，Yb1-2mol％。
2.根據權利要求1所述紅外探測卡，其特征是基板所開的孔為長方形孔、方孔、圓孔。
3.根據權利要求2所述的紅外探測卡，其特征是基板上開有一個孔；所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于波長在780-810nm，965-985nm和1.4-1.55μm附近的紅外激光，顯示光斑為綠色。
4.根據權利要求2所述的紅外探測卡，其特征是基板上開有兩個孔；一個孔內所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料，所摻稀土為元素鉺Er和鐿Yb，適用于識別808nm、980nm和1500nm附近的三種波長紅外激光，顯示光斑為綠色；另一孔內所用的摻稀土氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料，所摻稀土為元素銩Tm和鐿Yb，適用于識別980nm附近的紅外激光，顯示光斑為藍色。
全文摘要
本發明屬于紅外激光檢測技術領域,涉及一種檢測紅外激光器波長的檢測卡。本發明是將摻稀土的氟鋯酸鹽玻璃上轉換激光材料平鋪放入基板上的孔內,用透明材料經塑封機熱塑成型。氟鋯酸鹽玻璃表示為(50—60%)ZrF
文檔編號G01J9/00GK1277351SQ9910814
公開日2000年12月20日 申請日期1999年6月10日 優先權日1999年6月10日
發明者曹望和, 段安峰, 牛春暉, 孔祥貴 申請人:中國科學院長春物理研究所