CN114656144A - 一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，属于玻璃光棒制备技术领域，各组分的摩尔百分比组成分别为：SiO239‑64％，Al2O310‑30％，CaCO325‑30％，Bi2O30.1‑2％，SnO20.2‑1％；本发明还公开了一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法；本发明碳酸钙的加入降低制备的温度，从而在制备上有明显的优势；并通过合理调整基质配方、铋铝锡多种离子共掺，并调整掺杂离子浓度，从而得到制备方法更加简单、发光效率良好的超宽带发光材料。
Description
技术领域
本发明属于玻璃光棒制备技术领域，具体涉及一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒及制备方法。
背景技术
随着通信技术的快速发展，信息技术被广泛应用于政治、军事、经济等社会各个方面，对社会的发展造成了广泛而深远的影响，特别是以光电子或以光电子作为信息载体的光通信技术已经成为未来信息发展的必经之路。
光纤通信技术作为一门新兴技术，由于其发展速度之快，已成为现代通讯的主要支柱之一，而传统稀土离子掺杂的光纤由于自身的限制，使其放大带宽很难突破100nm，极大的限制了数据的传输容量与速度，特别是随着大数据时代的来临，现在所需的信息容量以每年30％-60％的速度增加，在未来的十年内必将对现有的光纤通信系统形成严峻的挑战，因此，发展超宽带的光纤将十分必要。
光纤通信目前有三个低损耗窗口，分别在850nm、1310nm、1550nm处，其对应的损耗分别2.5dB/km、0.35dB/km、0.2dB/km。
Bi掺杂石英玻璃在800nm激光激发下的近红外发射带宽比500nm激发下的近红外发射带宽更宽，其近红外光谱可覆盖1000-1600nm，发光峰峰位位于1250nm，FWHM可达300nm，铋掺杂石英玻璃具有覆盖石英光纤低损耗窗口的超宽带近红外发光，有希望作为一种新型的光纤纤芯材料被广泛应用到光纤放大器中，拓宽光纤放大器数据传输的带宽，从而有效地提高光纤系统中的数据传输容量。
然而，Bi掺杂材料研究还存在许多问题，如玻璃中Bi的近红外发光效率低，Bi掺杂玻璃近红外发光机理不明确，玻璃样品制备过程复杂等问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒及制备方法，具有针对铋锡掺杂玻璃的近红外发光强度问题，通过调控铋锡玻璃的组分配比，采用高温熔融淬冷法制备样品，对铋锡掺杂玻璃样品的近红外发光性质进行调控的特点。
本发明的另一目的是提供一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，各组分的摩尔百分比组分分别为：
一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，融制，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，退火，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
本发明中进一步的，所述步骤S3中，研磨时间为15min。
本发明中进一步的，所述步骤S4中，高温炉的融制温度为1600℃，融制时间为90min。
本发明中进一步的，所述步骤S6中，退火炉的退火温度为750℃，退火时间为5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明碳酸钙的加入降低制备的温度，从而在制备上有明显的优势；并通过合理调整基质配方、铋铝锡多种离子共掺，并调整掺杂离子浓度，从而得到制备方法更加简单、发光效率良好的超宽带发光材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的近红外发光铋掺杂玻璃的发光图；
图2为本发明实施例2制备的近红外发光铋掺杂玻璃的发光图；
图3为本发明实施例3制备的近红外发光铋掺杂玻璃的发光图；
图4为本发明实施例4制备的近红外发光铋掺杂玻璃的发光图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，各组分的摩尔百分比组分分别为：
一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨15min，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，在1600℃条件下融制90min，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，在750℃条件下退火5h，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
说明书附图1所示为玻璃样品在激光器激发下的荧光光谱，其半高宽为217nm。
实施例2
本实施例较实施例1的不同之处在于：
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，各组分的摩尔百分比组分分别为：
一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨15min，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，在1600℃条件下融制90min，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，在750℃条件下退火5h，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
说明书附图2为玻璃样品在激光器激发下的荧光光谱，其半高宽为234nm。
实施例3
本实施例较实施例1的不同之处在于：
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，各组分的摩尔百分比组分分别为：
一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨15min，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，在1600℃条件下融制90min，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，在750℃条件下退火5h，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
说明书附图3为玻璃样品在激光器激发下的荧光光谱，其半高宽为252nm。
实施例4
本实施例较实施例1的不同之处在于：
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，各组分的摩尔百分比组分分别为：
一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨15min，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，在1600℃条件下融制90min，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，在750℃条件下退火5h，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
说明书附图4为玻璃样品在激光器激发下的荧光光谱，其半高宽为219nm。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒，其特征在于，各组分的摩尔百分比组分分别为：
2.一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照上述摩尔比计算出各原料的所需量；
S2：在高精度电子天平上称取原料；
S3：将各原料依次倒入玛瑙研钵中研磨，直至混合均匀，得到混合粉末；
S4：将混合粉末倒入高纯度氧化铝坩埚中，将装有样品的高纯度氧化铝坩埚放入高温炉中，融制，得到熔融的玻璃液体；
S5：保温结束，取出高纯度氧化铝坩埚，将熔融的玻璃液体迅速倒在不锈钢板上，将另一块不锈钢板迅速压在玻璃液体上，使其冷却成型，得到所需的玻璃；
S6：将玻璃放入退火炉中，退火，消除玻璃形成过程中产生的应力，退火完成，自然冷却，取出玻璃；
S7：将玻璃放在高精度切割机上，切割成所需要求的玻璃块体，再用磨砂纸粗抛光，再放在抛光机上，打磨至两面光滑，即可得到近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒。
3.根据权利要求2所述的一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，研磨时间为15min。
4.根据权利要求2所述的一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，高温炉的融制温度为1600℃，融制时间为90min。
5.根据权利要求2所述的一种近红外发光锡铋掺杂铝硅酸盐玻璃光棒的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，退火炉的退火温度为750℃，退火时间为5h。
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