氧氯鉍鍺酸鹽玻璃及其製備方法
2023-05-28 05:51:16
專利名稱：氧氯鉍鍺酸鹽玻璃及其製備方法
技術領域：
本發明涉及玻璃，尤其是一種氧氯鉍鍺酸鹽玻璃及其製備方法。
背景技術：
光通訊和集成光學的發展，客觀上要求在減小光纖放大器和雷射器尺寸的同時，提高二者的輸出功率。因此雷射工作物質必須具有高的轉變溫度和穩定性。同時，較高的折射率有利於獲得較高的受激發射截面。此外，含有重金屬的玻璃體系透紅外特性好，聲子能量低，適合做上轉換雷射光纖的材料。基於這三種考慮，研究者一直在尋找具有高穩定性、高折射率、透紅外能力強，用於稀土摻雜的基質材料，參見在先技術Hongtao Sun，Shiqing Xu，Shixun Dai，Junjie Zhang，Lili Hu，ZhonghongJiang，Intense frequency upconversion emission of Er3+/Yb3+-codopednatrium-barium-strontiam-lead-bismuth glasses，Solid StateCommunications，132(2004)193-196。因而，尋找一種用於稀土離子摻雜的高穩定性、高折射率、透紅外能力強的基質材料是十分必要的。
發明內容
本發明的目的是提供一種氧氯鉍鍺酸鹽玻璃及其製備方法，該玻璃具有高轉變溫度，玻璃穩定性參數ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，紅外截止波長大於6.4μm，最高可達7.2μm，說明該玻璃適合作上轉換的基質材料和透紅外材料。
本發明的技術解決方案如下一種氧氯鉍鍺酸鹽玻璃，其組成如下玻璃組分 摩爾百分比(mol％)Bi2O335
GeO230PbO 0～35PbCl20～35本發明氧氯鉍鍺酸鹽玻璃的具體製備方法，包括如下步驟①按選定的玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取原料，混合均勻；②將混合料放入剛玉坩堝中，置於1100～1200℃的矽炭棒電爐中熔融，熔制時間控制在20～30min；③玻璃熔融後，降溫至1050～1150℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1100～1200℃進行澄清和均化，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫，即可獲得氧氯鉍鍺酸鹽玻璃。
經實驗證明本發明氧氯鉍鍺酸鹽玻璃具有高的轉變溫度，玻璃穩定性參數/ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，紅外截止波長大於6.4μm，最高可達7.2μm，說明該玻璃適合作上轉換的基質材料和透紅外材料。
圖1為本發明氧氯鉍鍺酸鹽玻璃的紅外透過圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。
本發明氧氯鉍鍺酸鹽玻璃的4個具體實施例的組成如表1所示表1組分(mol％) 1#2#3#4#Bi2O335 35 35 35GeO230 30 30 30PbO 35 25 15 0PbCl2010 20 35Tg(℃) 390 380365 360Tx(℃) 555 515460 430ΔT 165 135 95 70紅外截至波長(μm)6.4 6.8 77.2注表中Tg為玻璃轉變溫度，Tx為析晶起始溫度，ΔT＝Tx-Tg實施例1#組成如表1中1#所示，具體製備方法包括下列步驟①按選定的玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取原料，混合均勻；②將混合料放入剛玉坩堝中，置於1200℃的矽炭棒電爐中熔融，根據原料的多少決定熔制時間的長短；③玻璃熔融後，降溫至1150℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1200℃進行澄清和均化，其時間亦取決於原料的多少，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至390℃的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫對該玻璃的測試結果如下取退火後的10毫克的樣品，用瑪瑙研缽研成很細的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為390℃，Tx為555℃。根據以上兩個特徵溫度可以計算出ΔT為165℃。
把退火後的樣品加工成六面拋光的3毫米厚的玻璃片，測試透紅外性能如圖1所示。測得紅外截止波長為6.4微米。
實施例2#組成如表1中2#所示，具體製備方法包括下列步驟①按玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取原料，混合均勻；②將混合料放入鉑金坩堝中，置於1200℃的矽炭棒電爐中熔融，根據原料的多少決定熔制時間的長短；③玻璃熔融後，降溫至1150℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1200℃進行澄清和均化，其時間亦取決於原料的多少，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至380℃的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫；對該玻璃的測試結果如下取退火後的10毫克的樣品，用瑪瑙研缽研成很細的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為380℃，Tx為515℃。根據以上兩個特徵溫度可以計算出ΔT為135℃。
把退火後的樣品加工成六面拋光的3毫米厚的玻璃片，測試透紅外性能。測得紅外截止波長為6.8微米。
實施例3#組成如表1中3#所示，具體製備方法包括下列步驟①按玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取原料，混合均勻；②將混合料放入鉑金坩堝中，置於1150℃的矽炭棒電爐中熔融，根據原料的多少決定熔制時間的長短；③玻璃熔融後，降溫至1100℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1150℃進行澄清和均化，其時間亦取決於原料的多少，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至365℃的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫；對該玻璃的測試結果如下取退火後的10毫克的樣品，用瑪瑙研缽研成很細的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為365℃，Tx為460℃。根據以上兩個特徵溫度可以計算出ΔT為95℃。
把退火後的樣品加工成六面拋光的3毫米厚的玻璃片，測試透紅外性能。測得紅外截止波長為7微米。
實施例4#組成如表1中4#所示，具體製備方法包括下列步驟①按玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取原料，混合均勻；②將混合料放入鉑金坩堝中，置於1100℃的矽炭棒電爐中熔融，根據原料的多少決定熔制時間的長短；
③玻璃熔融後，降溫至1050℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1100℃進行澄清和均化，其時間亦取決於原料的多少，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至360℃的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫；對該玻璃的測試結果如下取退火後的10毫克的樣品，用瑪瑙研缽研成很細的粉末，進行差熱分析。測得的Tg為360℃，Tx為430℃。根據以上兩個特徵溫度可以計算出ΔT為70℃。
把退火後的樣品加工成六面拋光的3毫米厚的玻璃片，測試透紅外性能。測得紅外截止波長為7.2微米。
在熔制過程中，熔制工藝控制不當會造成玻璃邊緣微小失透。實驗中我們獲得的該玻璃轉變溫度在360～390℃，玻璃穩定性參數ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，紅外截止波長大於6.4μm，最高可達7.2μm，說明該玻璃適合作上轉換的基質材料和透紅外材料。
權利要求
1.一種氧氯鉍鍺酸鹽玻璃，其特徵在於該玻璃的組成如下玻璃組分摩爾百分比(mol％)Bi2O335GeO230PbO 0～35PbCl20～35。
2.根據權利要求1所述的氧氯鉍鍺酸鹽玻璃的具體製備方法，其特徵在於該方法包括如下步驟①按選定的玻璃組成的摩爾百分比(mol％)計算出玻璃的重量百分比，然後稱取各原料，混合均勻；②將混合料放入剛玉坩堝中，置於1100～1200℃的矽炭棒電爐中熔融，熔制時間控制在20～30min；③玻璃熔融後，降溫至1050～1150℃，通入高純氧氣除水，通氣時間決定於原料的多少；④停止通氧氣，將玻璃液升溫到1100～1200℃進行澄清和均化，然後將玻璃液倒入預熱的模具中；⑤快速將玻璃放入已升溫至轉變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時後，以15℃/小時的速度退火至150℃左右，然後再以20℃/小時的速度退火至80℃後，關閉馬弗爐，降溫至室溫，即可獲得氧氯鉍鍺酸鹽玻璃。
全文摘要
一種氧氯鉍鍺酸鹽玻璃及其製備方法，該玻璃的摩爾百分比組成為Bi
文檔編號C03C3/247GK1618755SQ200410067700
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月2日 優先權日2004年11月2日
發明者孫洪濤, 胡麗麗, 張麗豔, 戴世勳 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所