RU2542019C1 - Method of producing glass - Google Patents

Method of producing glass Download PDF

Info

Publication number
RU2542019C1
RU2542019C1 RU2013152523/03A RU2013152523A RU2542019C1 RU 2542019 C1 RU2542019 C1 RU 2542019C1 RU 2013152523/03 A RU2013152523/03 A RU 2013152523/03A RU 2013152523 A RU2013152523 A RU 2013152523A RU 2542019 C1 RU2542019 C1 RU 2542019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
mixture
luminescence
oxide
forming oxides
Prior art date
Application number
RU2013152523/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Максимовна Зорина
Константин Николаевич Нищев
Александр Алексеевич Пыненков
Алексей Николаевич Чабушкин
Владимир Михайлович Кяшкин
Андрей Александрович Панов
Сергей Анатольевич Сафроненков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Priority to RU2013152523/03A priority Critical patent/RU2542019C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542019C1 publication Critical patent/RU2542019C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes melting a mixture of glass-forming oxides containing silicon oxide, magnesium oxide, aluminium oxide and bismuth oxide on air. Activated carbon is further added to the mixture as a basic reducing agent and potato starch is added as a damping reducing agent in amount of 1.5 wt % and 33 wt %, respectively, relative to the weight of the glass-forming oxides, followed by melting the mixture at 1600°C.
EFFECT: invention reduces the absorption coefficient of glass with luminescence with a band crest in the spectral range of 1260-1360 nm, which reduces energy losses in the glass.
4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому стеклу и может быть использовано для создания оптических усилителей в диапазоне длин волн второго окна прозрачности (1260-1360 нм) волоконных световодов на основе магнийалюмокварцевого стекла.The invention relates to optical glass and can be used to create optical amplifiers in the wavelength range of the second transparency window (1260-1360 nm) of optical fibers based on magnesium aluminum-quartz glass.

Известно, что реальное оптическое усиление, т.е. превышение усиления над потерями, получено только в диапазоне 1150-1215 нм на алюмосиликатных волоконных световодах, легированных висмутом (ASB-световоды), спектр люминесценции которых охватывает диапазон длин волн 1100-1300 нм. При оптической накачке на длине волны λP=808 нм максимум люминесценции наблюдается на λmax=1100 нм, при накачке λP=1058 нм - λmax=1150 нм. С целью смещения полосы усиления легированных висмутом стекол и волоконных световодов на их основе дальше в ИК-область в полосу длин волн 1260-1700 нм [Е.М. Дианов, С.В. Фирстов, В.Ф. Хепин и др. Висмутовые волоконные лазеры и усилители, работающие в области 1,3 мкм // Квантовая электроника. - 2008. - т.38, №7. - С.615-617] [1] в качестве сердцевины волоконного световода были выбраны фосфорогерманосиликатные стекла, легированные висмутом и не содержащие Al2O3 (PGSB-стекла и световоды). Массовая концентрация висмута в стеклах была ниже 0,1%. Заготовки для PGSB-световодов изготавливались по MCVD технологии. В PGSB-стеклах и вытянутых из них световодах спектр люминесценции сдвинут в ИК-область существенно дальше, чем спектр ASB-световодов: при оптической накачке λP=1058 нм максимум люминесценции наблюдается на λmax=1250 нм.It is known that real optical gain, i.e. the excess of gain over loss was obtained only in the range 1150-1215 nm on bismuth-doped aluminosilicate optical fibers (ASB fibers), the luminescence spectrum of which covers the wavelength range 1100-1300 nm. With optical pumping at a wavelength of λ P = 808 nm, the luminescence maximum is observed at λ max = 1100 nm, and with a pump of λ P = 1058 nm, λ max = 1150 nm. With the aim of shifting the gain band of bismuth-doped glasses and optical fibers based on them further into the IR region to the wavelength band 1260-1700 nm [E.M. Dianov, S.V. Firstov, V.F. Hepin et al. Bismuth fiber lasers and amplifiers operating in the region of 1.3 μm // Quantum Electronics. - 2008. - t. 38, No. 7. - S.615-617] [1] phosphorogermanosilicate glasses doped with bismuth and not containing Al 2 O 3 (PGSB glasses and fibers) were chosen as the core of the fiber. The mass concentration of bismuth in the glasses was below 0.1%. Blanks for PGSB fibers were manufactured using MCVD technology. In PGSB glasses and optical fibers drawn from them, the luminescence spectrum is shifted to the IR region much further than the spectrum of ASB optical fibers: with optical pumping λ P = 1058 nm, the luminescence maximum is observed at λ max = 1250 nm.

Известно [RU 2463264, МПК С03С 4/12, С03С 3/12, опубл. 10.10.2012] [2] получение стекла из оксидов при 900-1200°С, содержащих Р2О5 и/или Ba2O3 в качестве стеклообразующих компонентов и висмут в субвалентном состоянии в качестве источника люминесценции. В данном случае стекла люминесцируют в области 1000-1700 нм с максимумом полосы люминесценции на ~1200-1300 нм при возбуждении излучением 500-900 нм и обеспечивают усиление оптического сигнала в диапазоне 1050-1500 нм и 1050-1300 нм. В зависимости от состава, технологических параметров и концентрации висмута спектр люминесценции таких стекол характеризуется двумя полосами с максимумами на 1200 и 1300 нм или одной широкой полосой с максимумом на 1250-1300 нм. Использовались очень высокие концентрации висмута (3-50 мол.% в пересчете на Bi2O3). При концентрации Bi2O3 в стекле, равной 0,001 мол.%, люминесценции в нем не наблюдалось. Данные о значениях коэффициента поглощения синтезированных стекол не приводятся.It is known [RU 2463264, IPC С03С 4/12, С03С 3/12, publ. 10.10.2012] [2] obtaining glass from oxides at 900-1200 ° С, containing P 2 O 5 and / or Ba 2 O 3 as glass-forming components and bismuth in the subvalent state as a source of luminescence. In this case, the glasses luminesce in the region of 1000-1700 nm with a maximum of the luminescence band at ~ 1200-1300 nm when excited by radiation of 500-900 nm and provide amplification of the optical signal in the range of 1050-1500 nm and 1050-1300 nm. Depending on the composition, technological parameters and bismuth concentration, the luminescence spectrum of such glasses is characterized by two bands with maxima at 1200 and 1300 nm or one wide band with a maximum at 1250-1300 nm. Used very high concentrations of bismuth (3-50 mol.% In terms of Bi 2 O 3 ). At a concentration of Bi 2 O 3 in the glass equal to 0.001 mol%, no luminescence was observed in it. Data on the absorption coefficient of the synthesized glasses are not given.

Стекла, синтезированные в вышеприведенных источниках, содержащие в своем составе Р2О5 и Ва2О3, характеризуются низкой устойчивостью к воздействию высоких температур, влаги и химических реагентов, что значительно сужает область их применения.Glasses synthesized in the above sources containing P 2 O 5 and Ba 2 O 3 in their composition are characterized by low resistance to high temperatures, moisture and chemical reagents, which significantly narrows their scope.

Известен способ получения стекла путем синтезирования из оксидов люминесцентное стекло состава: 57 SiO2, 30 MgO и 13 Al2O3, характеризующееся высокой температурой плавления, стойкостью к воздействию реагентов и влаги. В качестве активатора использовался Bi2O3 с концентрациями 0,025-0,25 мол.% сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов. Синтез и выливание стекла проводили в атмосфере азота в иридиевом тигле при температуре 1850°С, т.е. в восстановительных условиях, близких к условиям производства силикатных световодов [Denker B.I., Galagan B.I., Shulman I.L., Sverchkov S.E., Dianov E.M. Bismuth valence states and emission centers in Mg-Al-Silicate Glass. Applied Physics B: Lasers and Optics, 2011, vol.103, no.3, pp.681-685] [3].A known method of producing glass by synthesizing from oxides a luminescent glass composition: 57 SiO 2 , 30 MgO and 13 Al 2 O 3 , characterized by a high melting point, resistance to chemicals and moisture. Bi 2 O 3 with concentrations of 0.025-0.25 mol% in excess of 100 mol% of glass-forming oxides was used as an activator. The synthesis and pouring of glass was carried out in a nitrogen atmosphere in an iridium crucible at a temperature of 1850 ° C, i.e. under reducing conditions close to those of silicate fiber production [Denker BI, Galagan BI, Shulman IL, Sverchkov SE, Dianov EM Bismuth valence states and emission centers in Mg-Al-Silicate Glass. Applied Physics B: Lasers and Optics, 2011, vol. 103, no.3, pp. 681-685] [3].

Однако таким способом невозможно синтезировать стекло, обладающее необходимым сочетанием свойств: низким коэффициентом поглощения света (что является обязательным условием для получения усиления в световоде) и люминесценцией с максимумом полосы на ~1300 нм. При большой концентрации Bi2O3 (0,25 мол.% сверх 100 мол.%) стекло имело очень высокий коэффициент поглощения (непрозрачное), а при малой концентрации Bi2O3 (0,025 мол.% сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов) оно не люминесцировало.However, in this way it is impossible to synthesize glass with the necessary combination of properties: low light absorption coefficient (which is a prerequisite for gaining amplification in the fiber) and luminescence with a band maximum at ~ 1300 nm. At a high concentration of Bi 2 O 3 (0.25 mol.% Over 100 mol.%) The glass had a very high absorption coefficient (opaque), and at a low concentration of Bi 2 O 3 (0.025 mol.% Over 100 mol.% Glass-forming oxides ) it did not luminesce.

Технический результат заключается в уменьшении коэффициента поглощения стекла с люминесценцией с максимумом полосы в спектральном интервале 1260-1360 нм (во втором окне прозрачности), что приводит к уменьшению энергетических потерь в стекле.The technical result consists in decreasing the absorption coefficient of glass with luminescence with a band maximum in the spectral range of 1260-1360 nm (in the second transparency window), which leads to a decrease in energy losses in the glass.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения стекла, заключающемся в плавлении на воздухе смеси стеклообразующих оксидов, содержащей оксид кремния, оксид магния, оксид алюминия и оксид висмута, дополнительно в смесь вводят активированный уголь в качестве основного восстановителя и картофельный крахмал в качестве демпфирующего восстановителя в количествах соответственно 1,5 и 33 масс.% от массы стеклообразующих оксидов с последующим плавлением смеси при температуре 1600°С.The essence of the invention lies in the fact that in the method for producing glass, which consists in melting in air a mixture of glass-forming oxides containing silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and bismuth oxide, activated carbon is additionally introduced into the mixture as the main reducing agent and potato starch as damping reducing agent in amounts of 1.5 and 33 wt.%, respectively, of the mass of glass-forming oxides, followed by melting of the mixture at a temperature of 1600 ° C.

Способ осуществляют следующим образом. Была синтезирована серия образцов стекол состава: 55-57 SiO2, 30-28 MgO, 13-16 Al2O3. В шихту стеклообразующих оксидов добавляли Bi2O3 в небольших количествах: от 0,03 до 0,12 мол.% сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов и два восстановителя: в качестве основного - активированный уголь и в качестве демпфирующего - картофельный крахмал соответственно 1,5 и 3,3 масс.% от массы стеклообразующих оксидов.The method is as follows. A series of glass samples of the composition was synthesized: 55-57 SiO 2 , 30-28 MgO, 13-16 Al 2 O 3 . Bi 2 O 3 was added to the batch of glass-forming oxides in small amounts: from 0.03 to 0.12 mol% in excess of 100 mol% of glass-forming oxides and two reducing agents: activated carbon as the main and potato starch as damping, respectively 1 , 5 and 3.3 wt.% By weight of glass-forming oxides.

Синтез осуществляют следующим образом. К смеси стеклообразующих оксидов и Bi2O3, взятых в определенных соотношениях добавляли оба восстановителя. Полученная шихта отсушивалась при 180°С примерно 2 часа, перемешивалась и активировалась в шаровой мельнице в течение 15-30 минут при 160-200 об/мин соответственно, помещалась в тигель и в печи сопротивления в течение 3-х часов нагревалась до 1600°С. При этой температуре выдерживалась 3 часа без перемешивания мешалкой. Синтезированное стекло сразу же выливают на массивную металлическую пластину, предварительно разогретую до 600°С. Остывшее стекло дополнительному отжигу для снятия в нем напряжений (500-600°С, 1 ч) не подвергалось.The synthesis is as follows. Both reducing agents were added to the mixture of glass-forming oxides and Bi 2 O 3 taken in specific ratios. The resulting mixture was dried at 180 ° C for about 2 hours, mixed and activated in a ball mill for 15-30 minutes at 160-200 rpm, respectively, placed in a crucible and heated in a resistance furnace for 3 hours to 1600 ° C . At this temperature was maintained for 3 hours without stirring with a stirrer. The synthesized glass is immediately poured onto a massive metal plate preheated to 600 ° C. The cooled glass was not subjected to additional annealing to relieve stresses in it (500-600 ° C, 1 h).

Восстановители добавляли в шихту стеклообразующих оксидов, исходя из следующих соображений. В [1-3] считают, что источниками люминесценции с максимумом полосы в области 1260-1360 нм при фотовозбуждении люминесцирующих центров светом с длиной волны, равной 808 нм, являются ионы Bin+, где 0<n<3, т.е. восстановленные по сравнению с Bi3+. Но согласно проведенным термодинамическим расчетам с использованием данных [4-5], подтвержденным экспериментально, при концентрации Bi2O3<1 мол.% (сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов) реакция образования Bin+ (0<n<1) при 1450°С на воздухе становится термодинамически невозможной.Reducing agents were added to the mixture of glass-forming oxides, based on the following considerations. In [1-3], it is believed that sources of luminescence with a band maximum in the region of 1260–1360 nm upon photoexcitation of luminescent centers by light with a wavelength of 808 nm are Bi n + ions, where 0 <n <3, i.e. recovered compared to Bi 3+ . But according to thermodynamic calculations using data [4-5], confirmed experimentally, at a concentration of Bi 2 O 3 <1 mol% (in excess of 100 mol% of glass-forming oxides) the reaction of formation of Bi n + (0 <n <1) at 1450 ° C in air becomes thermodynamically impossible.

Однако экспериментально было установлено, что центры люминесценции с максимумом полосы в области 1260-1360 нм в стекле с малым содержанием Bi2O3, можно получить за счет реакции дефектообразования в Bi2O3, протекающей по уравнениюHowever, it was experimentally found that luminescence centers with a band maximum in the region of 1260–1360 nm in glass with a low Bi 2 O 3 content can be obtained due to the defect formation reaction in Bi 2 O 3 proceeding according to the equation

Figure 00000001
Figure 00000001

с образованием двухзарядной кислородной вакансии ( V 0 )

Figure 00000002
, двух электронов в решетке (расплаве) и выделением газообразного кислорода (О2) из узла решетки (Ох).with the formation of a doubly charged oxygen vacancy ( V 0 )
Figure 00000002
, two electrons in the lattice (melt) and the release of gaseous oxygen (O 2 ) from the lattice site (O x ).

Согласно литературным данным [6, 7] образовавшиеся кислородные вакансии захватывают 2 электрона, превращаясь в электрически нейтральные F-центры, которые при достаточно большой концентрации образуют ассоциаты, поглощающие на λ=500, 700, 800, ~1030 нм и окрашивающие стекло в красный цвет. Если концентрация F-центров недостаточна для образования ассоциатов, то стекло бесцветно. В случае образования F-центров с энергией ~2 эВ (λP=600 нм) стекло окрашено в голубой цвет. Центры люминесценции, поглощающие на 500, 700 нм, дают полосу люминесценции с максимумом на λ=1100-1150 нм, а поглощающие на 800 и 1000 нм дают полосу люминесценции с максимумом на λ=1260-1300 нм.According to published data [6, 7], the formed oxygen vacancies capture 2 electrons, turning into electrically neutral F centers, which at a sufficiently high concentration form associates that absorb at λ = 500, 700, 800, ~ 1030 nm and color the glass red . If the concentration of F centers is insufficient for the formation of associates, then the glass is colorless. In the case of the formation of F centers with an energy of ~ 2 eV (λ P = 600 nm), the glass is colored blue. Luminescence centers absorbing at 500, 700 nm give a luminescence band with a maximum at λ = 1100–1150 nm, and absorbing centers at 800 and 1000 nm give a luminescence band with a maximum at λ = 1260–1300 nm.

Равновесие реакции (1) вправо можно сдвинуть, добавив в реакционную смесь восстановитель, связывающий выделившийся кислород, например активированный уголь. Однако экспериментально установлено, что он является слишком жестким восстановителем, вызывающим образование нелюминесцирующих коллоидных частиц металлического висмута по реакцииThe balance of reaction (1) can be shifted to the right by adding a reducing agent that binds the released oxygen, for example, activated carbon, to the reaction mixture. However, it was experimentally established that it is too hard a reducing agent, causing the formation of non-luminescent colloidal particles of metallic bismuth by the reaction

Figure 00000003
Figure 00000003

При больших концентрациях Bi2O3 в шихте металлический Bi0 выделяется в виде отдельной фазы.At high concentrations of Bi 2 O 3 in the charge, metallic Bi 0 is released as a separate phase.

Чтобы не допустить образования Bi0? в качестве демпфирующего вещества вместе с активированным углем в шихту добавляется картофельный крахмал, при сгорании которого наряду с СО выделяется газообразная H2O, препятствующая образованию коллоидного висмута, окисляя его.To prevent the formation of Bi 0? As a damping substance, along with activated charcoal, potato starch is added to the charge, upon combustion of which, along with CO, gaseous H 2 O is released, which prevents the formation of colloidal bismuth, oxidizing it.

Оптические и люминесцентные характеристики синтезированных стекол представлены в таблице 1, исходя из рис 1-2.The optical and luminescent characteristics of the synthesized glasses are presented in table 1, based on Fig. 1-2.

Из таблицы 1 следует, что для получения стекла с максимумом люминесценции в области 1260-1360 нм и низким коэффициентом светопоглощения в смесь оксидов SiO2, MgO, Al2O3 следует добавить Bi2O3 в количестве 0,05-0,06 мол.% сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов, и смесь восстановителей: активированного угля и картофельного крахмала в количестве 1 масс.% и 33 масс.% соответственно.From table 1 it follows that to obtain glass with a maximum luminescence in the region of 1260-1360 nm and a low light absorption coefficient, Bi 2 O 3 in the amount of 0.05-0.06 mol should be added to the mixture of oxides SiO 2 , MgO, Al 2 O 3 % over 100 mol.% glass-forming oxides, and a mixture of reducing agents: activated carbon and potato starch in the amount of 1 wt.% and 33 wt.%, respectively.

Ниже приводятся примеры получения люминесцентных стекол.The following are examples of the production of luminescent glasses.

Пример 1. Стекло, содержащее 0,12 мол.% Bi2O3.Example 1. Glass containing 0.12 mol.% Bi 2 O 3 .

К смеси 8,55 г SiO2, 3,00 г MgO, 3,60 г Al2O3 добавляли 0,15 г Bi2O3, 0,25 г активированного угля и 4,75 г картофельного крахмала. Шихту перемешивали и активировали в планетарной мельнице, отсушивали при ~180°С в течение 2 ч, помещали в тигель, в печь сопротивления, нагревали до 1600°С 3 ч, выдерживали при этой температуре. Расплав выливали на массивную металлическую подложку. Дополнительному отжигу при 600°С для снятия механических напряжений синтезированное стекло не подвергалось.To a mixture of 8.55 g SiO 2 , 3.00 g MgO, 3.60 g Al 2 O 3 was added 0.15 g Bi 2 O 3 , 0.25 g activated carbon and 4.75 g potato starch. The mixture was mixed and activated in a planetary mill, dried at ~ 180 ° C for 2 h, placed in a crucible, in a resistance furnace, heated to 1600 ° C for 3 h, kept at this temperature. The melt was poured onto a massive metal substrate. The synthesized glass was not subjected to additional annealing at 600 ° С to relieve mechanical stresses.

Пример 2. Стекло, содержащее 0,06 мол.% Bi2O3.Example 2. Glass containing 0.06 mol.% Bi 2 O 3 .

К смеси 8,55 г SiO2, 3,00 г MgO, 3,60 г Al2O3 добавляли 0,075 г Bi2O3, 0,25 г активированного угля и 4,75 г картофельного крахмала. Шихту перемешивали и активировали в планетарной мельнице, отсушивали при ~180°С в течение 2 ч, помещали в тигель, в печь сопротивления, нагревали до 1600°С 3 ч, выдерживали при этой температуре. Расплав выливали на массивную металлическую подложку. Дополнительному отжигу при 600°С для снятия механических напряжений синтезированное стекло не подвергалось.To a mixture of 8.55 g SiO 2 , 3.00 g MgO, 3.60 g Al 2 O 3, 0.075 g Bi 2 O 3 , 0.25 g activated carbon and 4.75 g potato starch were added. The mixture was mixed and activated in a planetary mill, dried at ~ 180 ° C for 2 h, placed in a crucible, in a resistance furnace, heated to 1600 ° C for 3 h, kept at this temperature. The melt was poured onto a massive metal substrate. The synthesized glass was not subjected to additional annealing at 600 ° С to relieve mechanical stresses.

Пример 3. Стекло, содержащее 0,05 мол.% Bi2O3.Example 3. Glass containing 0.05 mol.% Bi 2 O 3 .

К смеси 8,55 г SiO2, 3,00 г MgO, 3,60 г Al2O3 добавляли 0,070 г Bi2O3, 0,25 г активированного угля и 4,75 г покупного картофельного крахмала. Шихту перемешивали и активировали в планетарной мельнице, отсушивали при ~180°С в течение 2 ч, помещали в тигель, в печь сопротивления, нагревали до 1600°С 3 ч, выдерживали при этой температуре. Расплав выливали на массивную металлическую подложку. Дополнительному отжигу при 600°С для снятия механических напряжений синтезированное стекло не подвергалось.To a mixture of 8.55 g of SiO 2 , 3.00 g of MgO, 3.60 g of Al 2 O 3, 0.070 g of Bi 2 O 3 , 0.25 g of activated carbon and 4.75 g of purchased potato starch were added. The mixture was mixed and activated in a planetary mill, dried at ~ 180 ° C for 2 h, placed in a crucible, in a resistance furnace, heated to 1600 ° C for 3 h, kept at this temperature. The melt was poured onto a massive metal substrate. The synthesized glass was not subjected to additional annealing at 600 ° С to relieve mechanical stresses.

Пример 4. Стекло, содержащее 0,03 мол.% Bi2O3.Example 4. Glass containing 0.03 mol.% Bi 2 O 3 .

К смеси 8,55 г SiO2, 3,00 г MgO, 3,60 г Al2O3 добавляли 0,034 г Bi2O3, 0,25 г активированного угля и 4,75 г покупного картофельного крахмала. Шихту перемешивали и активировали в планетарной мельнице, отсушивали при ~180°С в течение 2 ч, помещали в тигель, в печь сопротивления, нагревали до 1600°С 3 ч, выдерживали при этой температуре. Расплав выливали на массивную металлическую подложку. Дополнительному отжигу при 600°С для снятия механических напряжений синтезированное стекло не подвергалось. Люминесценции с максимумом полосы на 1300 нм в синтезированном стекле не наблюдалось.To a mixture of 8.55 g of SiO 2 , 3.00 g of MgO, 3.60 g of Al 2 O 3, 0.034 g of Bi 2 O 3 , 0.25 g of activated carbon and 4.75 g of purchased potato starch were added. The mixture was mixed and activated in a planetary mill, dried at ~ 180 ° C for 2 h, placed in a crucible, in a resistance furnace, heated to 1600 ° C for 3 h, kept at this temperature. The melt was poured onto a massive metal substrate. The synthesized glass was not subjected to additional annealing at 600 ° С to relieve mechanical stresses. No luminescence with a band maximum at 1300 nm was observed in the synthesized glass.

По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет получить стекло, обладающее одновременно малым коэффициентом поглощения и люминесценцией с максимумом полосы в спектральном интервале 1260-1360 нм (во втором окне прозрачности).Compared with the known solutions, the proposed one allows one to obtain glass having both a low absorption coefficient and luminescence with a band maximum in the spectral range of 1260–1360 nm (in the second transparency window).

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Концентрация Bi2O3, в шихте (сверх 100 мол.% стеклообразующих оксидов)The concentration of Bi 2 O 3 in the mixture (in excess of 100 mol.% Glass-forming oxides) Природа и количество восстановителя / Цвет синтезированного стеклаThe nature and amount of reducing agent / Synthetic glass color Наличие максимумов полос поглощения в спектре наThe presence of the maxima of the absorption bands in the spectrum at Коэффициент поглощения стекла k, см-1 The absorption coefficient of the glass k, cm -1 Наличие максимумов полос люминесценции наThe presence of maxima of the luminescence bands at λ=500 нмλ = 500 nm λ=700 нмλ = 700 nm λ=800 нмλ = 800 nm λ=900 нмλ = 900 nm λ=1000 нмλ = 1000 nm λ=1100-1150 нмλ = 1100-1150 nm λ=1260-1300 нмλ = 1260-1300 nm 1one 0,120.12 Активированный уголь 1 масс.% + Крахмал 33 масс.% / ОранжевоеActivated carbon 1 wt.% + Starch 33 wt.% / Orange ++ ++ ++ ++ ++ 0,70.7 ++ ++ 22 0,060.06 Активированный уголь 1 масс.% + Крахмал 33 масс.% / Светло-оранжевоеActivated carbon 1 wt.% + Starch 33 wt.% / Light orange ++ ++ ++ ++ ++ 0,10.1 ++ ++ 33 0,050.05 Активированный уголь 1 масс.% + Крахмал 33 масс.% / Бледно-оранжевоеActivated carbon 1 wt.% + Starch 33 wt.% / Pale orange ++ ++ ++ ++ ++ 0,070,07 ++ -- 4four 0,030,03 Активированный уголь 1 масс.% + Крахмал 33 масс.% / БесцветноеActivated carbon 1 wt.% + Starch 33 wt.% / Colorless -- -- -- -- -- ++ -- Примечание. Величина k стекол, представленных в таблице 1, определялась на длине волны максимума кривой поглощения стекла (λmax=500 нм). Люминесценция возбуждалась светом с λP=500 нм (максимум полосы на λ=1100 нм) и λP=800 нм (максимум полосы на λ=1260-1300 нм).Note. The value of k glasses shown in table 1 was determined at the wavelength of the maximum absorption curve of the glass (λ max = 500 nm). Luminescence was excited by light with λ P = 500 nm (maximum band at λ = 1100 nm) and λ P = 800 nm (maximum band at λ = 1260–1300 nm).

ЛитератураLiterature

1. Е.М. Дианов, С.В. Фирстов, В.Ф. Хепин и др. Висмутовые волоконные лазеры и усилители, работающие в области 1,3 мкм // Квантовая электроника. - 2008. - Т.38, №7. - С.615-617.1. E.M. Dianov, S.V. Firstov, V.F. Hepin et al. Bismuth fiber lasers and amplifiers operating in the region of 1.3 μm // Quantum Electronics. - 2008. - T.38, No. 7. - S.615-617.

2. Сулимов В.Б., Романов А.Н., Фаттахова З.Т. и др. Оптическое стекло, обладающее способностью к люминесценции в диапазоне 1000 - 1700 нм. Способы получения такого стекла (варианты) и волоконный световод // Патент России № RU 2463264 от 10.10.2012. Бюл. №28.2. Sulimov VB, Romanov AN, Fattakhova Z.T. and others. Optical glass with the ability to luminescence in the range of 1000 - 1700 nm. Methods for producing such glass (options) and fiber optic fiber // Russian Patent No. RU 2463264 dated 10.10.2012. Bull. No. 28.

3. Denker B.I., Galagan B.I., Shulman I.L., Sverchkov S.E., Dianov Е.М. Bismuth valence states and emission centers in Mg-Al-Silicate Glass. Applied Physics B: Lasers and Optics, 2011, vol.103, no.3, pp.681-685.3. Denker B.I., Galagan B.I., Shulman I.L., Sverchkov S.E., Dianov E.M. Bismuth valence states and emission centers in Mg-Al-Silicate Glass. Applied Physics B: Lasers and Optics, 2011, vol. 103, no.3, pp. 681-685.

4. Г.К. Моисеев, Н.А. Ватолин, Н.В. Белоусова. Расчет термохимических свойств Bi2O5 и BiO2 // Журнал физической химии. - 2000. - Т.74, №12. - С.2124-2128.4. G.K. Moiseev, N.A. Vatolin, N.V. Belousova. Calculation of the thermochemical properties of Bi 2 O 5 and BiO 2 // Journal of Physical Chemistry. - 2000. - T.74, No. 12. - S.2124-2128.

5. Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. - М.: Химия, 1968. - 472 с.5. Karapetyants M.Kh., Karapetyants M.L. Basic thermodynamic constants of inorganic and organic substances. - M .: Chemistry, 1968 .-- 472 p.

6. Мойжес Б.Я. Физические процессы в оксидном катоде. - М.: Наука, 1968. - 400 с.6. Moizhes B.Ya. Physical processes in the oxide cathode. - M .: Nauka, 1968 .-- 400 p.

7. Никонов Б.П. Оксидный катод. - М.: Энергия, 1979. - 240 с.7. Nikonov B.P. Oxide cathode. - M .: Energy, 1979. - 240 p.

Claims (1)

Способ получения стекла, заключающийся в плавлении в тигле на воздухе смеси стеклообразующих оксидов, содержащей оксид кремния, оксид магния, оксид алюминия и оксид висмута, отличающийся тем, что дополнительно в смесь вводят в качестве основного восстановителя активированный уголь и в качестве демпфирующего восстановителя - картофельный крахмал в количествах соответственно 1,5 и 33 масс.% от массы стеклообразующих оксидов с последующим плавлением смеси при температуре 1600°С. A method for producing glass, which consists in melting in a crucible in air a mixture of glass-forming oxides containing silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and bismuth oxide, characterized in that activated carbon is also added as a main reducing agent and potato starch as a damping reducing agent in amounts of 1.5 and 33 wt.%, respectively, of the mass of glass-forming oxides, followed by melting of the mixture at a temperature of 1600 ° C.
RU2013152523/03A 2013-11-26 2013-11-26 Method of producing glass RU2542019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152523/03A RU2542019C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Method of producing glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152523/03A RU2542019C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Method of producing glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2542019C1 true RU2542019C1 (en) 2015-02-20

Family

ID=53288883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013152523/03A RU2542019C1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Method of producing glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542019C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1357375A1 (en) * 1986-05-11 1987-12-07 Белорусский Политехнический Институт Glass
US20070010390A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Margaryan Alfred A Bismuth containing fluorophosphate glass and method for making thereof
RU2302066C1 (en) * 2005-09-22 2007-06-27 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук Fiber optic conductor for optical intensification of radiation at wavelengths ranging between 1000 and 1700 nm, methods for its manufacture, and fiber laser
RU2463264C2 (en) * 2010-09-15 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Димонта" OPTICAL GLASS, CAPABLE OF LUMINESCENCE IN 1000-1700 nm RANGE, METHODS OF PRODUCING SAID GLASS (VERSIONS) AND FIBRE LIGHT GUIDE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1357375A1 (en) * 1986-05-11 1987-12-07 Белорусский Политехнический Институт Glass
US20070010390A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Margaryan Alfred A Bismuth containing fluorophosphate glass and method for making thereof
RU2302066C1 (en) * 2005-09-22 2007-06-27 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук Fiber optic conductor for optical intensification of radiation at wavelengths ranging between 1000 and 1700 nm, methods for its manufacture, and fiber laser
RU2463264C2 (en) * 2010-09-15 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Димонта" OPTICAL GLASS, CAPABLE OF LUMINESCENCE IN 1000-1700 nm RANGE, METHODS OF PRODUCING SAID GLASS (VERSIONS) AND FIBRE LIGHT GUIDE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Denker B.I., Galagan B.I., Shulman I.L., Sverchkov S.E., Dianov E.M. Bismuth valence states and emission centers in Mg-Al-Silicate Glass. Applied Physics B: Lasers and Optics, 2011, vol.103, no.3, pp.681-685. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pandey et al. Enhanced upconversion and temperature sensing study of Er3+–Yb3+ codoped tungsten–tellurite glass
Anjaiah et al. Spectroscopic properties and luminescence behaviour of europium doped lithium borate glasses
Tuyen et al. Dy3+ ions as optical probes for studying structure of boro-tellurite glasses
Dan et al. Optimizing Nd/Er ratio for enhancement of broadband near-infrared emission and energy transfer in the Er3+–Nd3+ co-doped transparent silicate glass-ceramics
Anjaiah et al. Luminescence properties of Pr3+ doped Li2O–MO–B2O3 glasses
Camilo et al. White light generation controlled by changing the concentration of silver nanoparticles hosted by Ho3+/Tm3+/Yb3+ doped GeO2–PbO glasses
Wen et al. Energy transfer and luminescence studies of Pr3+, Yb3+ co-doped lead borate glass
Dwivedi et al. Effect of heat treatment on structural, thermal and optical properties of Eu3+ doped tellurite glass: formation of glass-ceramic and ceramics
Weng et al. Energy transfer and up-conversion luminescence in Er3+/Yb3+ co-doped transparent glass ceramic containing YF3 nano-crystals
Pisarska et al. Optical spectroscopy of Dy3+ ions in heavy metal lead-based glasses and glass–ceramics
Nommeots-Nomm et al. Luminescence of Er3+ doped oxyfluoride phosphate glasses and glass-ceramics
Naresh et al. Dy3+/Pr3+ co-doped fluoro-borosilicate glasses: energy transfer induced color-tunable luminescence
Veber et al. Optical properties and bismuth redox in Bi-doped high-silica Al–Si glasses
Seznec et al. Preparation and luminescence of new Nd3+ doped chloro-sulphide glass–ceramics
Pascual et al. Optical Properties of Transparent Glass–Ceramics Containing Er3+‐Doped Sodium Lutetium Fluoride Nanocrystals
Du et al. Silver nanoparticles enhanced multichannel transition luminescence of Pr3+ in heavy metal germanium tellurite glasses
Shwetha et al. Influence of Dy3+ ions on the physical, thermal, structural and optical properties of lithium zinc phosphate glasses
Li et al. Highly crystallized transparent luminescent glass ceramics containing dual-phase ZnGa2O4 spinel and α-Zn2SiO4 willemite nanocrystals
Caixeta et al. Broad and intense NIR luminescence from rare earth doped SiO2–Nb2O5 glass and glass ceramic prepared by a new sol gel route
Marzouk et al. Correlation between luminescence and crystallization characteristics of Dy 3+ doped P 2 O 5–BaO–SeO 2 glasses for white LED applications
Devarajulu et al. Er3+-doped SiO2-based glasses–An exploration of structural, visible, chromatic, and NIR fluorescence characteristics
El Mir et al. Effect of manganese content on the yellow luminescence properties of zinc silicate nanoparticles enriched silica matrix
Maity et al. Luminescence studies on varied concentration of Eu3+ doped SrO-ZnO-PbO-P2O5 glasses for photonic applications
Rao et al. Optical properties and energy transfer probing for white light emission in Ce3+/Tb3+/Sm3+ tri-doped barium gallium borosilicate glasses
Sharonov et al. Spectroscopic study of chromium-doped transparent calcium germanate glass-ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161127