專(zhuān)利名稱(chēng)：氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種熱穩(wěn)定性質(zhì)優(yōu)良的氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，碲酸鹽玻璃在光通信領(lǐng)域，如窗口材料、光學(xué)元件、激光玻璃、通信光纖等領(lǐng)域的應(yīng)用日益引起人們的極大興趣。碲酸鹽玻璃具有比氟化物玻璃更好的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，碲酸鹽玻璃不但具有寬至6μm波段的透過(guò)范圍，比一般氧化物玻璃小的聲子能量，而且具有比石英玻璃和氟化物玻璃大的通常情況下數(shù)值超過(guò)2的折射率系數(shù)。大的折射率系數(shù)和小的聲子能量對(duì)于玻璃中稀土離子的輻射躍遷是非常重要且十分有利的(參見(jiàn)文獻(xiàn)J.Mcdougall，D.B.Hollis，J.P.Payne，Phys.Chem.Glasses 37(1996)254)。
通常條件下，在無(wú)玻璃網(wǎng)絡(luò)修改體時(shí)，碲氧化物(即二氧化碲TeO2)自身無(wú)玻璃形成能力。因此，需要引入玻璃修改體或次玻璃形成體來(lái)制備碲酸鹽玻璃。已有的很多報(bào)道都對(duì)碲酸鹽玻璃進(jìn)行了不同性質(zhì)的研究。主要集中在二元玻璃系統(tǒng)，如TeO2-MxOy(MxOy＝Li2O，Na2O，BaO，GeO2，WO3，B2O3，V2O5，P2O5)，TeO2-LiPO3和TeO2-KNbO3(參見(jiàn)文獻(xiàn)Z.Pan，S.H.Morgan，K.Dyer，A.Ueda，H.Liu，J Appl.Phys.79(1996)8906；R..N.Sinclair，A.C.Wright，B.Bachra，Y.B.Dimitriev，V.V.Dimitrov，M.G.Arnaudov，J.)；三元玻璃系統(tǒng)，如TeO2-V2O5-Me2O(Me＝Li，Na，K，Cs，Ag)，TeO2-Fe2O3-Ln2O3，TeO2-Nb2O5-K2O，TeO2-WO3-K2O和TeO2-BaO-TiO2，以及其他一些玻璃系統(tǒng)(參見(jiàn)文獻(xiàn)T.Kosuge，Y.Benino，V.Dimitrov，R.Sato，T.Komat su，J.Non-Cryst.Solids 242(1998)154；J.C.Sabadel，P.Armand，P.E.Lippens，D.C.Herreillat，E.Philippot，J.Non-Cryst.Solids 244(1999)143)。然而，極少有報(bào)道對(duì)氧鹵碲酸鹽玻璃系統(tǒng)進(jìn)行研究。對(duì)于TeO2-BaO-BaF2-La2O3-LaF3玻璃系統(tǒng)，還未見(jiàn)任何報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氧氟碲酸鹽玻璃，它的熱穩(wěn)定性質(zhì)優(yōu)良，是一種稀土離子摻雜光纖良好的基質(zhì)玻璃材料。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種氧氟碲酸鹽玻璃，該玻璃的原料配比如下原料 mol％TeO270BaO (20-x)BaF2xLa2O310-y)LaF3y其中x、y的取值范圍是0≤x≤20，0≤y≤10。
所述的氧氟碲酸鹽玻璃的熔制方法，其特征在于包括下列步驟①.根據(jù)權(quán)利要求1，選定玻璃原料配方，按原料配方稱(chēng)量各原料純度≥99.999％；②.將上述粉末狀原料混合均勻后，裝入石英鉗鍋中，加蓋石英蓋或剛玉蓋后，放在硅炭棒電爐中熔制，熔化溫度為850-950℃，經(jīng)熔化、均化、澄清；③.在700-800℃時(shí)，將玻璃液澆注在預(yù)熱過(guò)的鐵模具上；④.快速放入已升溫至材料轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的馬弗爐中退火，退火程序是先保溫2小時(shí)，然后以2-5℃/小時(shí)的速度降溫至100℃，然后關(guān)閉馬弗爐電源，自動(dòng)降溫至室溫。
本發(fā)明的有益效果是提供了一種很有應(yīng)用前景的用于稀土離子摻雜光纖的基質(zhì)玻璃材料。本發(fā)明的氧氟碲酸鹽玻璃在寬帶光纖的應(yīng)用上，具備更大的可能性和實(shí)用化前景。本發(fā)明的氧氟碲酸鹽玻璃的制備工藝簡(jiǎn)單，制備成本也較低。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
表1給出本發(fā)明7個(gè)具體實(shí)施例的玻璃配方。
表1

實(shí)施例1、2、3。
第一步，按照表1中的第1、2、3組選配高純?cè)?≥99.999％)；第二步，熔制氧氟碲酸鹽玻璃，第1、2、3組玻璃的熔制工藝相同，具體制備過(guò)程如下分別按照表1中的配方組成，將高純度99.999％的TeO2、BaO、La2O3和LaF3粉末狀原料混合均勻后，放在石英坩堝中將一剛玉或石英板蓋于坩堝上。將一剛玉或石英板蓋在坩堝上，放在硅炭棒電爐中進(jìn)行熔制，熔化溫度為850-950℃，原料完全熔化，經(jīng)均化澄清后于700-800℃出爐，將玻璃液澆注在預(yù)熱過(guò)的鐵模具中。然后快速將該玻璃放入到已升溫至材料轉(zhuǎn)變溫度(Tg)附近的馬弗爐中進(jìn)行退火先保溫2小時(shí)，然后以2-5℃/小時(shí)的速率降溫100℃，然后關(guān)閉馬弗爐電源，自動(dòng)降溫至室溫。
實(shí)施例4、5。
第一步，選取玻璃配方，按照表1中第4、第5組選配高純?cè)希坏诙?，熔制?、5組氧氟碲酸鹽玻璃的工藝過(guò)程與熔制第1、2、3組玻璃的熔制工藝基本相同。第4、5組玻璃的退火溫度與工藝過(guò)程與第1、2、3組玻璃基本相同。
實(shí)施例6、7。
第一步，選取玻璃配方，按照表1中第6、第7組選配高純?cè)?；第二步，?、7組玻璃的熔制與退火過(guò)程與第1、2、3組玻璃基本相同。但因?yàn)椴ＡЫM成中含有較多的BaF2和LaF3，玻璃的熔制溫度略低，約為700℃。同時(shí)為了防止氟化物組分的揮發(fā)及提高氟化作用，玻璃熔制過(guò)程中除了需要加蓋與坩堝上之外，玻璃組分外加重量比為5 8％的NH4HF2。
由上述制備過(guò)程得到的氧氟碲酸鹽玻璃透明且物理化學(xué)性能優(yōu)良。
玻璃的轉(zhuǎn)變溫度、軟化溫度和熔制溫度根據(jù)使用差熱分析儀測(cè)得的差熱曲線確定；玻璃的結(jié)構(gòu)分析根據(jù)拉曼光譜曲線分析確定。
通常，用Hruby常數(shù)來(lái)評(píng)估玻璃的穩(wěn)定性，其公式為KH＝(Tc-Tg)/(Tm-Tc)其中，Tg、Tc和Tm分別為玻璃的轉(zhuǎn)變溫度、析晶溫度和熔制溫度。
根據(jù)上式可知，KH數(shù)值越大，玻璃的成核結(jié)晶過(guò)程越小，即玻璃的熱穩(wěn)定性越好。
本發(fā)明的氧氟碲酸鹽玻璃上述實(shí)施例的KH的數(shù)值如表2所示。從表1和表2的比較中可以看到，組成為70TeO2·20BaF2·10LaF3玻璃具有最大的KH數(shù)值，其對(duì)應(yīng)的玻璃最大光纖拉絲溫度區(qū)間(Tc-Tg)達(dá)171℃，該值大于可見(jiàn)的所有關(guān)于碲酸鹽玻璃研究報(bào)道給出的Tc-Tg數(shù)值。
表2x y玻璃組成(mol％)F/(O+F) Tg(℃) Tc(℃) Tm(℃) Tc-Tg(℃KH比率0 0 70TeO2·20BaO·10La2O30 475 530 620 55 0.61110 5 70TeO2·20BaO·5La2O3·5LaF30.0789418 540 634 122 1.29780 10 70TeO2·20BaO·10LaF30.1579400 543 655 149 1.33045 10 70TeO2·15BaO·5BaF2·10LaF30.2051398 547 658 149 1.342310 10 70TeO2·10BaO·10BaF2·10LaF30.2500399 559 665 160 1.509415 10 70TeO2·5BaO·15BaF2·10LaF30.2927398 562 665 164 1.592220 10 70TeO2·20BaF2·10LaF30.3333401 572 668 171 1.781權(quán)利要求
1.一種氧氟碲酸鹽玻璃，其特征在于該玻璃的原料配比如下原料 mol％TeO270％BaO (20-x)％BaF2x％La2O3(10-y)％LaF3y％其中x、y的取值范圍是0≤x≤20，0≤y≤10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氟碲酸鹽玻璃的熔制方法，其特征在于包括下列步驟①.根據(jù)權(quán)利要求1，選定玻璃原料配方，按原料配方稱(chēng)量各原料，純度≥99.999％；②.將上述粉末狀原料混合均勻后，裝入石英鉗鍋中，加蓋石英蓋或剛玉蓋后，放在硅炭棒電爐中熔制，熔化溫度為850-950℃，經(jīng)熔化、均化、澄清；③.在700-800℃時(shí)，將玻璃液澆注在預(yù)熱過(guò)的鐵模具中；④.快速放入已升溫至材料轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的馬弗爐中退火，退火程序是先保溫2小時(shí)，然后以2-5℃/小時(shí)的速度降溫至100℃，然后關(guān)閉馬弗爐電源，自動(dòng)降溫至室溫。
全文摘要
一種熱穩(wěn)性質(zhì)優(yōu)良的氧氟碲酸鹽玻璃及其制備方法，該氧氟碲酸鹽玻璃的原料配方按摩爾百分比為70TeO
文檔編號(hào)C03C3/23GK1541964SQ20031010849
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者張軍杰, 汪國(guó)年, 徐時(shí)清, 戴世勛, 胡麗麗 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所