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      鉍摻雜鍺鋅硼基光學(xué)玻璃及其制備方法

      文檔序號(hào):1975177閱讀:377來源:國知局
      專利名稱:鉍摻雜鍺鋅硼基光學(xué)玻璃及其制備方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃,特別是一種摻鉍的鍺硼鋅基光學(xué)玻璃,該玻璃能夠發(fā) 近紅外通訊波段熒光,具有長(zhǎng)的熒光壽命,寬的增益帶寬,適合作為增益介質(zhì) 應(yīng)用于光學(xué)放大器和/或激光器。
      背景技術(shù)
      1998年3月4日,三菱電線工業(yè)株式會(huì)社的藤本靖等人申請(qǐng)了題為"摻秘 石英玻璃、光纖及光放大器制造方法"的專利(特許公開平11-29334)。他們利 用鉍交換的沸石作為分散介質(zhì),綜合sol-gel方法和高溫熔融法,空氣下制備 了摻五價(jià)鉍離子Bi"的石英玻璃、拉制出相應(yīng)的光纖、實(shí)現(xiàn)了 800nm泵浦下的 1. 3um處的光放大。這種玻璃的熒光峰值位于1130nm附近,最大的熒光半高寬 為250nm,最大的熒光壽命為650 u s,受激發(fā)射截面大約為1. 0 X 10—2°cm2。 2001 年2月22日,藤本靖等人又申請(qǐng)了題為"光纖及光放大器"(特許公開 2002-252397 ),其基本的玻璃組成為Al203_Si02- Bi203,于1750。C空氣下熔 制,拉制出相應(yīng)的光纖、實(shí)現(xiàn)了 0.8pm泵浦下的1.3 um處的光放大。2001 年12月13日,2002年6月18日,2002年12月—25日,日本板硝子株式會(huì)社 的岸本正一等連續(xù)申請(qǐng)了題為"紅色玻璃及其透明微晶玻璃"、"光放大玻璃光 纖"、"紅外發(fā)光材料及光放大介質(zhì)"的專利(特許公開2003-183047, 2004-20994, 2003-283028),其基本的玻璃組成為Al^-SiO^相應(yīng)產(chǎn)品呈現(xiàn)紅 或棕紅色;紅色玻璃經(jīng)晶化處理后其顏色未有明顯改變,但其耐熱性及機(jī)械強(qiáng) 度等性質(zhì)明顯增強(qiáng);用位于400-850nm區(qū)域的泵浦波長(zhǎng)泵浦,能夠得到最強(qiáng)峰 位于1000-1600nm區(qū)間的熒光,并且能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)在1000 -1400nm間的光放大。 2001年,F(xiàn)ujimoto與Nakatsuka在Jpn. J. App. Phys. , 40, (2001) L279 —
      3文報(bào)道了在1760°C高溫下于空氣下制備五價(jià)鉍離子Bi'5+摻雜的Al必「Si02玻璃, 大量的氣泡存在使得其在紅外區(qū)的透過率降低至 30%左右,這在很大程度上限 制了這種Si02基玻璃的實(shí)際應(yīng)用。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是為了克服上述石英玻璃的熔融溫度較高的缺點(diǎn),提供一種摻 秘鍺鋅硼基光學(xué)玻璃及其制備方法,該玻璃熔融溫度相對(duì)于石英玻璃明顯降低, 因而熔融體的粘度降低、消除氣泡的影響就會(huì)更容易實(shí)現(xiàn),而且具有覆蓋 1000nnTl600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學(xué)性能,有望在超寬帶光學(xué)放大器、 高功率激光器,可調(diào)諧激光器等技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
      本發(fā)明提供鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃,由下列摩爾百分比的組成 Ge02 25 40mol% B203 15 39mol% ZnO 35 59mol% Bi2030. l 5mol% 本發(fā)明提供的鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃通過下列工藝步驟制得-
      (1) 、按下列配方備料后,然后在混合均勻。
      Ge02 25 40mol% B203 15 39mol% ZnO 35 59mol% Bi2030. l 5mol%
      (2) 、將上述混合料升溫至1250 1400。C,保溫45分鐘 3小時(shí),使原料熔 融成液態(tài);
      (3) 、然后將上述熔體快速傾倒在一不銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平,轉(zhuǎn) 移到退火爐中,在550。C下退火3小時(shí)后,隨爐自然冷卻到室溫,取出即得該鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃。
      本發(fā)明與制備摻鉍離子的石英玻璃方法相比,具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)
      該玻璃除了具有能夠覆蓋1000nnTl600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學(xué)性 能,其熔融溫度相對(duì)于石英玻璃明顯降低,玻璃熔制過程中熔融液體粘度降低, 因而熔融成型過程中玻璃中的缺陷和瑕疵(如氣泡等)相對(duì)于石英玻璃較少。
      具體實(shí)施例方式
      下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容,但這些實(shí)例并不限制本發(fā)明的 保護(hù)范圍。 實(shí)施例l
      (1) 、按摩爾百分比組成40 Ge02 - 15B203 - 44. 9ZnO 2 - 0. lBi必, 稱取原料共20g,并將上述原料研磨混合均勻后,置入鉑金坩堝中;
      (2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中放入1350°C的高溫爐中,加熱保溫60分
      鐘,使原料熔融成液態(tài),以便于徹底消除氣泡,然后將熔體快速傾倒在一塊不 銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平,轉(zhuǎn)移到退火爐中于55(fC下退火3小時(shí)后,隨 爐自然冷卻到室溫,取出即得具有紅外超寬帶發(fā)光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻 璃,該玻璃在800nm的激光泵浦下會(huì)產(chǎn)生熒光,熒光中心位于1300nm附近,熒 光半高寬超過200nm。 實(shí)施例2
      (1) 、按摩爾百分比組成30Ge02 - 25B203 — -44ZnO 2 - lBi203,稱取原 料共20g,并將上述原料研磨混合均勻后,置入鉑金坩堝中;
      (2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中放入置于1300°C的高溫爐中,加熱保溫120 分鐘,使原料熔融成液態(tài),以便于徹底消除氣泡,然后將熔體快速傾倒在一塊 不銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平,轉(zhuǎn)移到退火爐中于550°C下退火3小時(shí)后, 隨爐自然準(zhǔn)卻到室溫,取出即得具有紅外超寬帶發(fā)光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻璃,該玻璃在800nm的激光泵浦下會(huì)產(chǎn)生熒光,熒光中心位于1300nm附近, 熒光半高寬超過250nm。
      (1) 、按摩爾百分比組成25 GeO廣45B203 - 25Zn0 2 — 5Bi203,稱取原 料共20g,并將上述原料研磨混合均勻后,置入鉑金坩堝中;
      (2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中置于1450°C的高溫爐中,加熱保溫45分 鐘,使原料熔融成液態(tài),以便于徹底消除氣泡,然后將熔體快速傾倒在一塊不 銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平,轉(zhuǎn)移到退火爐中于55(TC下退火3小時(shí)后i隨 爐自然冷卻到室溫,取出即得具有紅外超寬帶發(fā)光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻 璃,該玻璃在800nm的激光泵浦下會(huì)產(chǎn)生熒光,熒光中心位于1300nm附近,熒 光半高寬超過250nm。
      權(quán)利要求
      1、一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學(xué)玻璃,其特征在于該玻璃的摩爾百分比組成如下GeO2 25~40mol%B2O3 15~39mol%ZnO 35~59mol%Bi2O3 0.1~5mol%。
      2、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學(xué)玻璃的制備方法,其特征在于通過下列工藝步驟制得(1) 、根據(jù)玻璃組成和含量,按Ge02: 25~40; B203: 15 39; ZnO: 35 59; Bi203: 0.1 5配比稱量各原料,然后研磨混合均勻;(2) 、將上述混合料在1300~1450°C,保溫45-120分鐘,使原料熔融成液 態(tài),然后澆鑄到金屬平板上并壓平;(3) 、將得到的玻璃轉(zhuǎn)移到退火爐中550°C退火處理3小時(shí),隨爐自然冷 卻到室溫,得到鉍摻雜的鍺鋅硼玻璃。
      全文摘要
      本發(fā)明提供一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學(xué)玻璃及其制備方法。其特征在于該玻璃的摩爾百分比組成如下GeO<sub>2</sub>25~40;B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>15~39;ZnO35~65;Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0.1~5;該玻璃熔融溫度相對(duì)與石英玻璃明顯降低,具有能夠覆蓋1000nm~1600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學(xué)性能,有望在超寬帶光學(xué)放大器、高功率激光器,可調(diào)諧激光器等技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
      文檔編號(hào)C03C3/253GK101508526SQ20091009418
      公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
      發(fā)明者宋志國, 邱建備 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)
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