本发明专利技术公开了激光全息记录玻璃、衍射光学器件或全息图案制品及制备方法，所述激光全息记录玻璃，按重量份计，包括组分：SiO255～65份，Na2O 12～20份，(ZnO+Al2O3)8～13份，NaF 4～8份，(KBr+AgBr+NaBr+NaCl+KCl)0.2～5份，(BaO+La2O3+B2O3)2～6份，Ag2O 0.01～1份，(Sb2O3+SnO2)0～1份，CeO20.01～1份。本发明专利技术激光全息记录玻璃熔炼温度低，1380～1420℃即可澄清和均化，且热处理温度低于玻璃软化温度，大大提高了器件成品率；同时本发明专利技术激光全息记录玻璃以卤化银作为晶核剂，损伤阈值也显著提高。
【技术实现步骤摘要】
激光全息记录玻璃、衍射光学器件或全息图案制品及制备方法
本专利技术涉及玻璃
，尤其涉及一种激光全息记录玻璃、衍射光学器件或全息图案制品及制备方法。
技术介绍
激光全息记录玻璃是一种具有光热折变(Photo-Thermo-Refractive，简称PTR)效应的玻璃，该玻璃中含有光敏因子(Ce3+、Ag+)，在紫外曝光和热处理之后玻璃会产生相变，使得曝光区玻璃的折射率发生改变，与未曝光区存在几十至几百ppm的折射率差(Δn)，利用这个特性采用干涉曝光的方式可以实现位相型体布拉格光栅(VolumeBraggGrating，简称VBG)、激光全息瞄准镜等衍射光学元件的记录与制备，该种玻璃具有热稳定性好、损伤阈值高、光敏性好等优点。基于激光全息记录玻璃的VBG衍射光学元件，在激光脉冲的压缩与展宽、角选择近场滤波、半导体激光输出光谱稳定、激光输出模式选择以及全息记录等先进激光技术方面有重要的应用前景。高衍射效率的VBG可以极大地提高激光器及其系统的性能，研究如何提高体光栅的衍射效率，制备出高效率的VBG有着重要的意义。VBG的衍射效率受到光栅的折射率调制度(Δn)、光栅厚度(d)、激光全息记录玻璃对曝光波长的吸收特性(α)、激光全息记录玻璃的均匀性等参数的影响，而这些参数又与激光全息记录玻璃本身的特性有关。国际上，美国佛罗里达中央大学的Glebov等人通过优化PTR玻璃配方，制备出了性能优异的PTR玻璃，并成功用于VBG的制备，目前能够制备的VBG口径可达100mm。国内，苏州大学从PTR玻璃组分、热处理工艺等方面对体光栅的制备特性进行了研究，于2012年率先研制出PTR玻璃，并用于高效率体光栅的制作；2013年，北京工业大学对体光栅的变波长读出特性，激光辐照稳定性进行了研究；2015年，中国建筑材料科学研究总院制备了PTR玻璃，获得了紫外曝光剂量对折射率调制度的影响规律。2003年，美国Efimov等人专利技术的PTR玻璃组成如下：13.6Na2O-5.2ZnO-2.3Al2O3-72.3SiO2-3.7NaF-1.5KBr-1.2AlF3(mol％)，同时掺杂有0.01Ag2O-0.01CeO2-0.001SnO2-0.03Sb2O3(mol％)(美国专利US6,586,141B1)。该玻璃是一种微晶玻璃，以银作为晶核剂，通过紫外曝光的方式实现受控析晶，全息记录原理如下：光热敏第一阶段玻璃样品在近紫外光的照射下，Ce3+被氧化为Ce4+释放出一个电子，释放的电子被银离子捕获，银离子变为Ag0；第二阶段银原子在核化温度(450～500℃)附近快速扩散、积聚形成微小的银晶体，随后产生大量的银核；第三阶段，升温到500～550℃温度范围内，在这些银核颗粒诱导下，玻璃中的F-离子和Na+离子向银核聚集形成NaF晶体，曝光区域内晶核数目最多，晶化后曝光区域内的NaF晶体体积分数最高，故折射率变化约大。NaF晶体的折射率为1.32，而未曝光区域玻璃的折射率为1.49，通过曝光控制形成的折射率变化可实现全息记录。美国Efimov等人专利技术的激光全息记录玻璃熔制温度高，1450～1500℃，需要使用硅钼棒熔炼炉加热，玻璃熔炼成本高；同时，热处理温度范围在480～580℃，超过玻璃的软化温度点，制备器件时玻璃容易发生形变，不易控制，导致器件成品率低。传统的全息记录玻璃PTR玻璃以银聚集为纳米银颗粒作为晶核剂，制备成全息光学元件后，银颗粒存在于玻璃元件中，导致所制备的器件损伤阈值低。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光全息记录玻璃、衍射光学器件或全息图案制品及制备方法，旨在解决现有的激光全息记录玻璃熔制温度高，导致熔炼成本高，热处理温度超过玻璃软化温度点，制备器件时玻璃易发生形变，导致器件成品率低，以及传统的全息记录玻璃制备的器件损伤阈值低的问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种激光全息记录玻璃，按重量份计，包括组分：SiO255～65份，Na2O12～20份，(ZnO+Al2O3)8～13份，NaF4～8份，(KBr+AgBr+NaBr+NaCl+KCl)0.2～5份，(BaO+La2O3+B2O3)2～6份，Ag2O0.01～1份，(Sb2O3+SnO2)0～1份，CeO20.01～1份。优选的，所述的激光全息记录玻璃，其中，按重量份计，包括组分：SiO260～62份，Na2O15～18份，ZnO3～5份，Al2O35～9份，NaF4～6份，KBr3～5份，B2O32～5份，Ag2O0.05～0.07份，Sb2O30.1～0.3份，CeO20.03～0.05份。更优选的，所述的激光全息记录玻璃，其中，按重量份计，包括组分：SiO261.6份，Na2O15份，ZnO4份，Al2O38份，NaF4.5份，KBr3.5份，B2O33.2份，Ag2O0.07份，Sb2O30.1份，CeO20.03份。本专利技术还提供一种如以上任一项所述的激光全息记录玻璃的制备方法，其中，所述激光全息记录玻璃的制备方法包括步骤：按配比精确称量原料；将原料在研钵中细细研磨，使其充分均匀混和，在1220～1240℃将原料逐次加入到石英坩埚中，使混合料熔化成玻璃态，得到玻璃态熟料；在1350～1360℃下将玻璃态熟料分批次浇入铂坩埚中，搅拌以进行玻璃的澄清和均化，得到高温熔体，期间熔制温度为1380～1420℃，熔制时间为5～12h；在1290～1310℃下将高温熔体转移到340～360℃的铜模具中，后转入退火炉中，在450～470℃下保温2～6h，最后匀速冷却到室温，得到激光全息记录玻璃。所述的激光全息记录玻璃的制备方法，其中，以4～6℃/h的降温速度冷却到室温，按所需尺寸规格，经过切割、粗磨、精磨和抛光等光学冷加工工艺，得到激光全息记录玻璃，可用于后续衍射器件制作或全息图案的记录。本专利技术还提供一种衍射光学器件或全息图案制品，其中，采用以上任一项所述的激光全息记录玻璃制成。本专利技术还提供一种如以上所述的衍射光学器件或全息图案制品的制备方法，其中，所述衍射光学器件或全息图案制品的制备方法包括步骤：对激光全息记录玻璃进行曝光，按所设计光栅周期写入干涉条纹；对曝光后的激光全息记录玻璃进行热处理，产生永久性折射率变化，得到衍射光学器件或全息图案制品，其中，热处理过程包括成核和析晶，成核温度为430～530℃，析晶温度为510～540℃。所述的衍射光学器件或全息图案制品的制备方法，其中，采用近紫外光源干涉曝光或飞秒激光光源直写的方式对激光全息记录玻璃进行曝光；对于均匀周期体布拉格光栅，采用双平面波光束干涉的方式曝光；对于啁啾体布拉格光栅，采用平面波与球面波干涉的方式曝光。有益效果：本专利技术提供了一种激光全息记录玻璃、衍射光学器件或全息图案制品及制备方法，本专利技术所述激光全息记录玻璃熔炼温度低，1380～1420℃即可澄清和均化，使用普通的硅碳棒电炉即可完成熔制，而且热处理温度低于玻璃软化温度，大大提高了器件的成品率；同时，本专利技术激光全息记录玻璃以卤化银作为晶核剂，后期通过二次光照处理可以使卤化银分解，所得的制品中银的颗粒尺寸大大小于常规PTR玻璃，因此损伤阈值可以显著提高。具体实施方式本专利技术提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光全息记录玻璃，其特征在于，按重量份计，包括组分：
【技术特征摘要】
1.一种激光全息记录玻璃，其特征在于，按重量份计，包括组分：2.根据权利要求1所述的激光全息记录玻璃，其特征在于，按重量份计，包括组分：3.根据权利要求2所述的激光全息记录玻璃，其特征在于，按重量份计，包括组分：4.一种如权利要求1～3任一项所述的激光全息记录玻璃的制备方法，其特征在于，所述激光全息记录玻璃的制备方法包括步骤：按配比精确称量原料；将原料在研钵中细细研磨，使其充分均匀混和，在1220～1240℃将原料逐次加入到石英坩埚中，使混合料熔化成玻璃态，得到玻璃态熟料；在1350～1360℃下将玻璃态熟料分批次浇入铂坩埚中，搅拌以进行玻璃的澄清和均化，得到高温熔体，期间熔制温度为1380～1420℃，熔制时间为5～12h；在1290～1310℃下将高温熔体转移到340～360℃的铜模具中，后转入退火炉中，在450～470℃下保温2～6h，最后匀速冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹快盛，熊宝星，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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