CN1618755A - 氧氯铋锗酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种氧氯铋锗酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃的摩尔百分比组成为：Bi2O3：35mol％；GeO2：30mol％；PbO：0～35mol％；PbCl2：0～35mol％。经测试证明：该玻璃的转变温度在360～390℃，玻璃稳定性参数ΔT≥70℃、ΔTmax=165℃，红外截止波长大于6.4μm，最高可达7.2μm，说明该玻璃适合作上转换的基质材料和透红外材料。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃，尤其是一种氧氯铋锗酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
光通讯和集成光学的发展，客观上要求在减小光纤放大器和激光器尺寸的同时，提高二者的输出功率。因此激光工作物质必须具有高的转变温度和稳定性。同时，较高的折射率有利于获得较高的受激发射截面。此外，含有重金属的玻璃体系透红外特性好，声子能量低，适合做上转换激光光纤的材料。基于这三种考虑，研究者一直在寻找具有高稳定性、高折射率、透红外能力强，用于稀土掺杂的基质材料，参见在先技术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，寻找一种用于稀土离子掺杂的高稳定性、高折射率、透红外能力强的基质材料是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧氯铋锗酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃具有高转变温度，玻璃稳定性参数ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，红外截止波长大于6.4μm，最高可达7.2μm，说明该玻璃适合作上转换的基质材料和透红外材料。
本发明的技术解决方案如下：
一种氧氯铋锗酸盐玻璃，其组成如下：
玻璃组分 摩尔百分比(mol％)
Bi2O3 35
GeO2 30
PbO 0～35
PbCl2 0～35
本发明氧氯铋锗酸盐玻璃的具体制备方法，包括如下步骤：
①按选定的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；
②将混合料放入刚玉坩埚中，置于1100～1200℃的硅炭棒电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；
③玻璃熔融后，降温至1050～1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④停止通氧气，将玻璃液升温到1100～1200℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温，即可获得氧氯铋锗酸盐玻璃。
经实验证明：本发明氧氯铋锗酸盐玻璃具有高的转变温度，玻璃稳定性参数/ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，红外截止波长大于6.4μm，最高可达7.2μm，说明该玻璃适合作上转换的基质材料和透红外材料。
附图说明
图1为本发明氧氯铋锗酸盐玻璃的红外透过图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明氧氯铋锗酸盐玻璃的4个具体实施例的组成如表1所示：
表1
组分(mol％) 1# 2# 3# 4#
Bi2O3 35 35 35 35
GeO2 30 30 30 30
PbO 35 25 15 0
PbCl2 0 10 20 35
Tg(℃) 390 380 365 360
Tx(℃) 555 515 460 430
ΔT 165 135 95 70
红外截至波长(μm) 6.4 6.8 7 7.2
注：表中Tg为玻璃转变温度，Tx为析晶起始温度，ΔT＝Tx-Tg
实施例1#：
组成如表1中1#所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按选定的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；
②：将混合料放入刚玉坩埚中，置于1200℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1200℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至390℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为390℃，Tx为555℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为165℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能如图1所示。测得红外截止波长为6.4微米。
实施例2#：
组成如表1中2#所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按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；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1200℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1200℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至380℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为380℃，Tx为515℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为135℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为6.8微米。
实施例3#：
组成如表1中3#所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按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；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1150℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1100℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1150℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至365℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为365℃，Tx为460℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为95℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为7微米。
实施例4#：
组成如表1中4#所示，具体制备方法包括下列步骤：
①：按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；
②：将混合料放入铂金坩埚中，置于1100℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③：玻璃熔融后，降温至1050℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④：停止通氧气，将玻璃液升温到1100℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤：快速将玻璃放入已升温至360℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；
对该玻璃的测试结果如下：
取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为360℃，Tx为430℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为70℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为7.2微米。
在熔制过程中，熔制工艺控制不当会造成玻璃边缘微小失透。实验中我们获得的该玻璃转变温度在360～390℃，玻璃稳定性参数ΔT≥70℃、ΔTmax＝165℃，红外截止波长大于6.4μm，最高可达7.2μm，说明该玻璃适合作上转换的基质材料和透红外材料。
Claims (2)
1、一种氧氯铋锗酸盐玻璃，其特征在于该玻璃的组成如下：
玻璃组分 摩尔百分比(mol％)
Bi2O3 35
GeO2 30
PbO 0～35
PbCl2 0～35。
2、根据权利要求1所述的氧氯铋锗酸盐玻璃的具体制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
①按选定的玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取各原料，混合均匀；
②将混合料放入刚玉坩埚中，置于1100～1200℃的硅炭棒电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；
③玻璃熔融后，降温至1050～1150℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；
④停止通氧气，将玻璃液升温到1100～1200℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；
⑤快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温，即可获得氧氯铋锗酸盐玻璃。
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|---|---|---|---|---|
| CN102674690A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-09-19 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 3μm掺稀土离子的铋锗酸盐激光玻璃及其制备方法 |
| CN105366924A (zh) * | 2014-09-01 | 2016-03-02 | 成都光明光电股份有限公司 | 玻璃退火方法及其应用 |
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