CN102030476A - 含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃及其制备方法,其基质玻璃的摩尔百分比组成为::SiO2:45~5mol%,Al2O3:18~25mol%,MgO:18~25mol%,TiO2:4~8mol%,ZrO2:1.5~3.5mol%,La2O3:0.1~1.2mol%,CoO:0.1~1mol%。其制备方法是先在1520-1550℃熔制基质玻璃,随后对基质玻璃进行两步法热处理,从而获得透明的含尖晶石纳米晶的微晶玻璃。本发明显著降低了玻璃的转变温度和粘度,有利于成型光学均匀性较好的基质玻璃。该玻璃可用作1.2-1.6μm波段,尤其是1.35μm掺Nd3+激光器和1.54μm掺Er3+激光器的被动Q开关。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属类光电信息与功能材料领域,涉及一种可作为1.2~1.6μm波段激光器被动Q开关的含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
调Q输出是一种具有重要作用的激光技术。与机械、电光和声光调Q等主动方式相比,被动调Q不需要外部电控制等其它附件,更容易被集成到激光器系统中,因而可以使全固态激光器件结构更紧凑、更简单、成本更低。适合1.35μm和1.54μm波段的被动Q开关主要有掺Co2+单晶材料,如Co2+:YAG、YSGG、ZnSe、ZnS、LaMgAl11O19(LMA)和MgAl2O4(MALO)等。其中,掺Co2+尖晶石是目前调Q性能较优异的材料。(参见先技术:YUMASHEV K V,DENISOY I A,POSNOV N N,et a l.Excited state absorption and passive Q-switch performance of Co2+doped oxide crystals[J].J Alloy Compd 2002,341:366-370.)
近年来,掺Co2+纳米微晶玻璃开始应用于1.35μm掺Nd3+激光器和1.54μm掺Er3+激光器的被动调Q,这类纳米微晶玻璃中含有析出的尖晶石结构(如:LGO,MALO和ZnAl2O4)纳米晶,进入纳米晶内的Co2+就是实现调Q输出的可饱和吸收中心。与掺Co2+晶体相比,掺Co2+纳米微晶玻璃具有更大的基态吸收截面,更容易实现被动调Q输出。从已获得的输出来看,比掺Co2+晶体更为优异,如脉宽达到70ns、调Q效率可达18%。(参见先技术:VOLK Y V,MALYAREVICH A M,YUMASHEV K V,et al.Passive Q-switching of erbium glass laser by magnesium aluminosilicate sitall with cobalt ions[J].J Appl Spectrosc,2007,74(1):140-146.)
掺Co2+纳米微晶玻璃可以通过对硅酸盐玻璃进行热处理获得,基质玻璃的组分以SiO2和Al2O3为主,熔制温度高,导致制备工艺过程有一定困难,也较难获得很好的光学均匀性。这将增加掺Co2+纳米微晶玻璃的光学损耗,直接影响到掺铒激光器的输出性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃及其制备方法,以降低玻璃的转变温度和粘度,有利于成型光学均匀性较好的基质玻璃,为1.2-1.6μm波段,尤其是1.35μm掺Nd3+激光器和1.54μm掺Er3+激光器被动Q开关提供优质玻璃材料。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
一种含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃,特点在于该基体玻璃的摩尔百分比组成为:
SiO2:45~5mol%,Al2O3:18~25mol%,MgO:18~25mol%,TiO2:4~8mol%,ZrO2:1.5~3.5mol%,La2O3:0.1~1.2mol%,CoO:0.1~1mol%。
一种含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃的制备方法,特点是该方法包括下列步骤:
①按基质玻璃组成的摩尔百分比计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
②将所述的混合料放入坩埚中,置于1550~1580℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为2~8小时;
③退火:玻璃浇出后放入已升温至玻璃转变温度的马弗炉中,保温3小时后,以5~10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温;
④将退火后的基质玻璃升温至750~820℃,保温8~16小时,然后继续升温至900~950℃,保温2~8小时,获得纳米微晶玻璃。
所述的含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃可用于1.2~1.6μm波段激光器被动Q开关。
本发明的技术效果:
本发明在掺钴镁铝硅基质玻璃中加入少量氧化镧后,显著降低了玻璃的转变温度和黏度,测试表明玻璃转变温度可降低30~50℃,有利于成型光学均匀性较好的基质玻璃,同时对玻璃的热膨胀系数、机械性能和化学稳定性等影响很小,对纳米晶析出的影响也很小。该玻璃可用作1.2-1.6μm波段,尤其是1.35μm掺Nd3+激光器和1.54μm掺Er3+激光器的被动Q开关。
附图说明
图1为本发明中实施例4#所获得的基质玻璃和纳米微晶玻璃的吸收光谱,样品厚度为1mm。
图2为本发明中实施例4#制备的纳米微晶玻璃的XRD衍射图谱。经与标准衍射图谱进行比对,析出的晶相为MgAl2O4或CoAl2O4。
具体实施方式
下面结合附图和表1所列的具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
表1:具体实施例玻璃组成及玻璃转变温度和热处理工艺
实施例1#至6#,玻璃基体的组成不同,氧化镧的含量逐渐增加,熔制工艺完全相同,其方法如下:
●按基质玻璃组成的摩尔百分比(mol%)计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
●将混合料放入坩埚中,置于1550℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为6小时。
●玻璃浇出后放入已升温至740℃的马弗炉中,保温3小时后,以10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温。
随着氧化镧的加入,玻璃的转变温度由实施例1#的785℃降至实施例6#的738℃。
实施例1#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至820℃保温8小时,然后继续升温至950℃,保温5小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为20纳米。
实施例2#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至810℃保温8小时,然后继续升温至950℃,保温5小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为21纳米。
3#实施例的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至800℃保温8小时,然后继续升温至950℃,保温5小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为22纳米。
实施例4#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至790℃保温8小时,然后继续升温至930℃,保温5小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为18纳米。基质玻璃和纳米微晶玻璃的吸收光谱如图1所示,纳米微晶玻璃的吸收光谱出现了1.1~1.7μm之间的吸收带。纳米微晶玻璃的XRD衍射图谱如图2所示,析出的纳米晶为MgAl2O4或CoAl2O4。
实施例5#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至780℃保温8小时,然后继续升温至930℃,保温5小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为25纳米。
实施例6#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至770℃保温8小时,然后继续升温至910℃,保温3小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为35纳米。
实施例7#的熔制工艺,其方法如下:
●按基质玻璃组成的摩尔百分比(mol%)计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
●将实施的混合料放入坩埚中,置于1520℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为2小时。
●玻璃浇出后放入已升温至700℃的马弗炉中,保温3小时后,以10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温。
实施例7#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至750℃保温16小时,然后继续升温至900℃,保温2小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为30纳米。
实施例8#的熔制工艺,其方法如下:
●按基质玻璃组成的摩尔百分比(mol%)计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
●将实施的混合料放入坩埚中,置于1530℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为8小时。
●玻璃浇出后放入已升温至700℃的马弗炉中,保温3小时后,以10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温。
实施例8#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至750℃保温16小时,然后继续升温至920℃,保温4小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为35纳米。
实施例9#的熔制工艺,其方法如下:
●按基质玻璃组成的摩尔百分比(mol%)计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
●将混合料放入坩埚中,置于1530℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为6小时。
●玻璃浇出后放入已升温至710℃的马弗炉中,保温3小时后,以10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温。
实施例9#的热处理工艺,其具体方法如下:
将基质玻璃升温至780℃保温8小时,然后继续升温至920℃,保温8小时。制备得到纳米微晶玻璃,晶粒平均尺寸为31纳米。
实验表明:本发明显著降低了玻璃的转变温度和粘度,有利于成型光学均匀性较好的基质玻璃。该玻璃可用作1.2-1.6μm波段,尤其是1.35μm掺Nd3+激光器和1.54μm掺Er3+激光器的被动Q开关。
最后所说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照最佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (3)
1.一种含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃,特征在于该玻璃的摩尔百分比组成为:SiO2:45~5mol%,Al2O3:18~25mol%,MgO:18~25mo l%,TiO2:4~8mol%,ZrO2:1.5~3.5mol%,La2O3:0.1~1.2mol%,CoO:0.1~1mol%。
2.权利要求1所述的含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃的制备方法,其特征在于包括下列步骤:
①按基质玻璃组成的摩尔百分比计算出玻璃的重量百分比,然后称取原料,混合均匀,形成混合料;
②将所述的混合料放入坩埚中,置于1550~1580℃的硅钼棒电炉中进行熔化,熔化时间为2~8小时;
③退火:玻璃浇出后放入已升温至玻璃转变温度的马弗炉中,保温3小时后,以5~10℃/小时的降温速率降至200℃,再随炉冷却至室温;
④将退火后的基质玻璃升温至750~820℃,保温8~16小时,然后继续升温至900~950℃,保温2~8小时,获得纳米微晶玻璃。
3.根据权利要求1所述的含氧化镧的掺钴镁铝硅基纳米微晶玻璃,其特征在于适用于1.2~1.6μm波段激光器被动Q开关。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105884184A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-24 | 武汉理工大学 | 一种高炉熔渣制备微晶玻璃的微晶化方法 |
US9850172B2 (en) | 2014-10-23 | 2017-12-26 | Industrial Technology Research Institute | Ceramic powder, method of manufacturing the same, and method for laser sinter molding |
CN110240410A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 黄俊力 | 一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法 |
CN114000194A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 苏州玖凌光宇科技有限公司 | 一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴q尖晶石晶体 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5304516A (en) * | 1991-04-17 | 1994-04-19 | Cookson Group Plc | Glaze compositions |
US6342302B1 (en) * | 1998-11-13 | 2002-01-29 | Degussa Ag | Ceramic dental restoration |
CN1927752A (zh) * | 2006-09-27 | 2007-03-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 透红外的氟锆酸盐微晶玻璃及其制备方法 |
-
2010
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5304516A (en) * | 1991-04-17 | 1994-04-19 | Cookson Group Plc | Glaze compositions |
US6342302B1 (en) * | 1998-11-13 | 2002-01-29 | Degussa Ag | Ceramic dental restoration |
CN1927752A (zh) * | 2006-09-27 | 2007-03-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 透红外的氟锆酸盐微晶玻璃及其制备方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9850172B2 (en) | 2014-10-23 | 2017-12-26 | Industrial Technology Research Institute | Ceramic powder, method of manufacturing the same, and method for laser sinter molding |
CN105884184A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-24 | 武汉理工大学 | 一种高炉熔渣制备微晶玻璃的微晶化方法 |
CN105884184B (zh) * | 2016-06-22 | 2018-06-12 | 武汉理工大学 | 一种高炉熔渣制备微晶玻璃的微晶化方法 |
CN110240410A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 黄俊力 | 一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法 |
CN114000194A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 苏州玖凌光宇科技有限公司 | 一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴q尖晶石晶体 |
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