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紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法

文檔序號(hào):2672044閱讀:457來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法,主要是利用超短脈沖激光誘導(dǎo)透明材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化,并在紫外線激發(fā)時(shí)再現(xiàn)成彩色三維發(fā)光圖案的方法。
在先技術(shù)(1)在中國(guó)專利ZL97234928.6中,利用納秒(10-9秒)級(jí)脈沖寬度的釔鋁石榴石(YAG)激光束導(dǎo)致玻璃內(nèi)部聚焦點(diǎn)上的炸裂,形成漫散射構(gòu)成了無(wú)色立體圖案。此圖案是由炸裂點(diǎn)排列構(gòu)成的。
在先技術(shù)(2),中國(guó)專利申請(qǐng)00127613.1中,提供一種透明物體內(nèi)部著色和立體彩色圖案的形成方法,是選用脈沖寬度小于10皮秒的超短脈沖激光束,聚焦于多光子吸收在可見光區(qū)域內(nèi)的光學(xué)玻璃,或摻雜有三價(jià)稀土離子的透明介質(zhì)內(nèi)部,由于焦點(diǎn)處特殊的多光子反應(yīng)構(gòu)成立體圖案,在可見光下顯示彩色的立體圖案。
本發(fā)明的目的與在先技術(shù)不同,是提供一種用紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法,使寫入透明介質(zhì)內(nèi)部的三維立體圖案,無(wú)論在白天還是在黑暗中,只要用紫外光束照射這個(gè)含有立體圖案的透明介質(zhì),就可以再現(xiàn)出彩色發(fā)光的立體圖案。
本發(fā)明的紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法是利用飛秒脈沖激光誘導(dǎo)透明介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生缺陷能級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成三維圖案,用紫外線激發(fā),顯示三維彩色發(fā)光圖案,具體的步驟是<1>選取透明介質(zhì)是摻雜有活性介質(zhì)稀土元素銪、或釤、或鉺等;或者摻雜有過(guò)渡金屬鐵、或錳、或鉻;或者摻雜有重金屬元素金、或銀的玻璃,或者選取透明介質(zhì)是用氣相沉積方法制成的石英玻璃。
<2>選用脈沖寬度為飛秒量級(jí)的飛秒脈沖激光束,它的單位面積內(nèi)能量密度大于或等于上述透明介質(zhì)的缺陷閾值。
<3>用計(jì)算機(jī)控制上述的飛秒脈沖激光束聚焦點(diǎn)按照設(shè)定的圖案軌跡在上述透明介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)掃描,完成圖案的寫入。
<4>用紫外光照射上述寫有圖案的透明介質(zhì),顯示彩色發(fā)光圖案。
本發(fā)明首先發(fā)現(xiàn)選擇適當(dāng)?shù)耐该鞑牧?,即上述的透明介質(zhì),在飛秒脈沖激光作用下,激光聚焦點(diǎn)的移動(dòng)軌跡可形成材料的結(jié)構(gòu)變異,當(dāng)用紫外光照射此透明材料時(shí),此結(jié)構(gòu)變異區(qū)可產(chǎn)生特征性彩色發(fā)光。如果激光誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)變異是立體的,則彩色發(fā)光圖案是三維的。只要用紫外線照射,就能再現(xiàn)彩色發(fā)光圖案。這種紫外線激發(fā)下含有圖案的透明介質(zhì)的發(fā)光保存在室溫下是永遠(yuǎn)不變的。
本發(fā)明與在先技術(shù)(1)公開的利用納秒(10-9秒)級(jí)脈沖寬度的YAG激光導(dǎo)致玻璃聚焦點(diǎn)炸裂(破壞)而形成的漫散射無(wú)色立體圖案的發(fā)明方法(詳見中國(guó)專利號(hào)ZL972349286)不同;也與在光技術(shù)(2)的超短脈沖激光致透明介質(zhì)中由于結(jié)構(gòu)變異區(qū)對(duì)可見光的吸收及反射所產(chǎn)生的三維彩色圖案形成方法不同。本發(fā)明是先由激光誘導(dǎo)透明材料由原始結(jié)構(gòu)變成新結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)變異在日光下有的是輪廓可見的,有的則是輪廓不可見的,然后,再用紫外光照射再現(xiàn)成彩色發(fā)光圖案。因此更具有變幻特色,并特別適合于在黑暗環(huán)境觀察欣賞這種彩色發(fā)光圖案。經(jīng)微結(jié)構(gòu)分析,本發(fā)明是激光導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變異區(qū)域?yàn)槟撤N缺陷能級(jí)結(jié)構(gòu),在紫外光激發(fā)下,產(chǎn)生能級(jí)間躍遷復(fù)合而顯示發(fā)光。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)用本發(fā)明的方法將三維圖案寫進(jìn)上述的透明介質(zhì)中,無(wú)論是在白日或是在黑暗中,只要用紫外光照射就會(huì)再現(xiàn)彩色發(fā)光的三維圖案,尤其在黑暗的場(chǎng)合時(shí),更顯示出此彩色發(fā)光圖案的光彩奪目,更具有變幻特色。而且寫進(jìn)透明介質(zhì)中的三維圖案置于室溫下是不改變的,無(wú)論在任何時(shí)候,用紫外光照射,均能再現(xiàn)彩色發(fā)光圖案,永遠(yuǎn)不變。


圖1是實(shí)施例1用飛秒激光束寫入圖案前后的石英玻璃以及在波長(zhǎng)為250nm的紫外光照射下的發(fā)光特性。
圖1中 1-為未寫入圖案的石英玻璃,2-為已寫入圖案的石英玻璃,3-為寫入圖案后并用波長(zhǎng)為250nm的紫外光照射后顯示出的綠色發(fā)光圖案。
圖2是實(shí)施例1用飛秒激光束寫入圖案的石英玻璃在波長(zhǎng)為250nm的紫外光激發(fā)下的發(fā)光光譜。
實(shí)施例1用上述本發(fā)明的方法和具體步驟選用脈沖寬度150fs(fs=1×10-15秒以下同)、波長(zhǎng)800nm、脈沖頻率1KHZ、平均功率100mw的飛秒激光用10倍的透鏡聚焦到用氣相沉積方法(CVD)制備的石英玻璃內(nèi)部。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制三維平臺(tái)在石英玻璃中按設(shè)定圖案軌跡移動(dòng)掃描,完成圖案的寫入。圖1是在波長(zhǎng)為250nm的紫外線照射下,上述石英玻璃的發(fā)光情形。可以清楚地看出,未寫入圖案1和寫入圖案但未被紫外光輻照2時(shí),觀察不到任何發(fā)光,而寫入圖案再被紫外光輻照后3觀察到了清晰可辨的綠色發(fā)光。圖2是激光寫入圖案的上述石英玻璃在250nm紫外線照射時(shí)產(chǎn)生的發(fā)光光譜。觀察到的綠色發(fā)光主要是470nm和540nm附近發(fā)光的復(fù)合效果。紫外線照射下的發(fā)光在室溫下保持永久不變。
實(shí)施例2用本發(fā)明的上述方法和具體步驟選用脈沖寬度100fs、波長(zhǎng)400nm、脈沖頻率200KHZ、平均功率500mw的飛秒激光束用20倍的透鏡聚焦到選取化學(xué)組成為0.1SmF3、14.9YF3、10MgF2、20CaF2、10SrF2、10BaF2、35AlF3(mol%)的玻璃內(nèi)部,按實(shí)施例1的方法寫入一個(gè)立體圖案。在250nm紫外線照射下,寫入圖案處產(chǎn)生不同于未寫入?yún)^(qū)域的紅色發(fā)光。紫外線照射下的發(fā)光在室溫下保持永久不變。
實(shí)施例3用本發(fā)明的上述方法和具體步驟選用脈沖寬度50fs、波長(zhǎng)1550nm、脈沖頻率10Hz、平均功率10mw的飛秒激光束用f=100mm的透鏡聚焦到選取化學(xué)組成為0.1EuF2、14.9YF3、10MgF2、20CaF2、10SrF2、10BaF2、35AlF3(mol%)的玻璃內(nèi)部,按實(shí)施例1的方法寫入一個(gè)圖案,在250nm紫外線照射下,寫入圖案區(qū)產(chǎn)生紅色發(fā)光而未寫入?yún)^(qū)域產(chǎn)生蘭色發(fā)光。紫外線照射下的發(fā)光在室溫下保持永久不變。
實(shí)施例4用上述本發(fā)明的方法和具體步驟選用脈沖寬度120fs、波長(zhǎng)775nm、脈沖頻率1KHZ、平均功率100mw的飛秒激光束用5倍的透鏡聚焦到摻雜了8wt%AgPO3的25KPO3、25Ba(PO3)2、50Al(PO3)3(wt%)的玻璃內(nèi)部,按實(shí)施例1的方法寫入一個(gè)立體圖案,在250nm紫外線照射下,寫入的隱形圖案再現(xiàn)成橙色。紫外線照射下的發(fā)光在室溫下保持永久不變。
權(quán)利要求
1.一種紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法,是利用激光將三維圖案寫入透明介質(zhì)內(nèi)部,其特征在于是利用飛秒脈沖激光誘導(dǎo)透明介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生缺陷能級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成三維圖案,用紫外光激發(fā),顯示三維彩色發(fā)光圖案,具體的步驟是<1>選取透明介質(zhì)是摻雜有活性介質(zhì)稀土元素銪、或釤、或鉺;或者摻雜有過(guò)渡金屬鐵、或錳、或鉻;或者摻雜有重金屬元素金、或銀的玻璃或者選取透明介質(zhì)是氣相沉積方法制成的石英玻璃;<2>選用脈沖寬度為飛秒量級(jí)的飛秒脈沖激光束,它的單位面積內(nèi)能量密度大于或等于上述透明介質(zhì)的缺陷閾值;<3>用計(jì)算機(jī)控制上述的飛秒脈沖激光束聚焦點(diǎn)按照設(shè)定的圖案軌跡在上述透明介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)掃描,完成圖案的寫入;<4>用紫外光照射上述寫有圖案的透明介質(zhì),顯示彩色發(fā)光圖案。
全文摘要
一種紫外線激發(fā)下再現(xiàn)三維彩色發(fā)光圖案的制備方法,是利用脈沖寬度為飛秒量級(jí)的能量密度大于或等于透明介質(zhì)缺陷閾值的飛秒脈沖激光誘導(dǎo)透明介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生缺陷能級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成三維圖案,用紫外光激發(fā),顯示三維彩色發(fā)光圖案。寫入透明介質(zhì)內(nèi)部的三維圖案,無(wú)論任何時(shí)候,只要用紫外光照射,就會(huì)再現(xiàn)彩色發(fā)光圖案,在室溫下永遠(yuǎn)不變。特別適合在黑暗環(huán)境中觀賞這種彩色發(fā)光圖案,具有變幻特色。
文檔編號(hào)B44C5/00GK1304841SQ0110522
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2001年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者邱建榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
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