一种含Bi制造技术

本发明专利技术公开了一种含Bi

A kind of Bi

【技术实现步骤摘要】
一种含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃及其制备方法
本专利技术涉及光学玻璃材料领域，特别涉及一种含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃及其制备方法。
技术介绍
蓝绿光波段激光在高密度数据存储、海底通信、屏幕显示、军工及医疗领域具有广泛应用价值。如在光盘存储中，蓝绿光激光取代红光，则可使得光盘容量提高4倍左右。军工领域，如巡航导弹，应用红外/蓝绿双波长输出的激光高度代替传统雷达进行地形探测方案，可解决导航系统易受电子干扰影响的问题。在海底通信领域，蓝绿光对海水具有极佳的穿透能而作为水下传输的通信窗口。铋酸盐氧化物玻璃具有良好的稳定性和机械强度，同时又具有相对较低的声子能量，是一种性能优异的蓝绿光光纤激光器的基质玻璃材料。但含Bi2O3玻璃通常会使得基质玻璃带有颜色，其结果是可见区的透过率降低，从而导致上转换材料发光效率降低，不利于蓝绿光的输出。因而如何使得含Bi玻璃去色，是一个亟需解决的问题。同时含Bi2O3的玻璃材料具有高折射率，而高折射率光学玻璃又是制造棱镜、宽视场物镜、广角镜头等不可缺少的光学材料。随着时代的发展，不仅传统的数码相机、投影仪等产品更新换代，同时虚拟现实及混合现实设备也在不断迭代，对光学玻璃的需求量也越来越大，并且对其性能指标也提出更高追求。范慧艳等使用刚玉坩埚熔制60Bi2O3-20B2O3-15SiO2-5La2O3玻璃时，发现该玻璃的紫外截止边在400nm左右，并且通入O2可以提高玻璃的透过率，不通O2时，透过率仅为46％，通入O2之后，透过率提高到80.56％，但可见区尤其是450-570nm(蓝绿波段)，并未有显著提升(范慧艳.熔制条件对铋酸盐玻璃性质的影响[J].光子学报,2008,37(Sup1):43-45.)。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃及其制备方法。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种解决含Bi2O3的高折射率的锗酸盐光学玻璃着色问题，该玻璃折射率nd＝1.821-2.081@632.8nm，密度ρ＝4.39-6.71g/cm3。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供的一种含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃，其组成按氧化物重量百分比表示，包括：Bi2O3:20-75％、GeO2:20-75％、B2O3:0-40％、Al2O3:0-5％、TiO2:0-7％及ZrO2:0-1％。B2O3、TiO2和ZrO2引入与否，经过相同工艺处理都可得到去色的玻璃，而且B2O3的引入可以使得成本降低。进一步地，在所述的含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，0.64≤Bi/Ge≤3.84。本专利技术提供一种制备所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃的方法，其包括如下步骤：将Bi2O3、GeO2以及Al2O3混合，球磨均匀，得到混合物；然后将所述混合物升温进行热处理，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃。当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，0.64≤Bi/Ge≤1.48时，可以采用缓慢冷却方式，可以得到无色透明锗酸盐玻璃；当1.48＜Bi/Ge≤3.84时，采用快速冷却方式，制备高折射率锗酸盐光学玻璃。进一步地，当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，0.64≤Bi/Ge≤1.48时，所述热处理包括：将所述混合物升温至600-800℃，保温6-24h，然后升温至870-1100℃，保温1-3h，然后降温冷却，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃；所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃为无色透明锗酸盐玻璃。进一步地，所述降温冷却的速率小于2k/min(缓慢冷却)。当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，1.48＜Bi/Ge≤3.84时，可根据是否需要热处理工艺可获得近中红外具有优异透过率的锗酸盐玻璃和可见-近中红外均具有优异透过率的两种锗酸盐玻璃。进一步地，当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，1.48≤Bi/Ge≤3.84时，所述热处理包括：将所述混合物升温至1060-1250℃，进行熔制处理，熔制处理的时间为2-5h，降温至1000-1180℃，浇铸至模具中，然后在380-480℃条件下进行退火处理，退火处理的时间为12-24h，冷却至室温，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃，所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃为近中红外具有优异透过率的棕色的锗酸盐光学玻璃(棕色玻璃)。优选地，所述熔制处理在刚玉坩埚中进行。进一步地，当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，1.48≤Bi/Ge≤3.84时，所述热处理包括：将所述混合物升温至1060-1250℃，进行熔制处理，熔制处理的时间为2-5h，降温至至1000-1180℃，浇铸至模具中，然后在380-480℃条件下进行退火处理，退火处理的时间为12-24h，冷却至室温，然后再升温至450-580℃条件下进行热处理48-96h，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃，所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃为可见-近中红外透过率优异的高折射率锗酸盐玻璃(无色或浅色玻璃)。优选地，所述熔制处理在刚玉坩埚中进行。本专利技术提供的制备方法，当含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，1.48＜Bi/Ge≤3.84时，只通过退火，可得到一种近中红外具有优异透过率的棕色的锗酸盐光学玻璃。本专利技术提供的制备方法，当含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，1.48＜Bi/Ge≤3.84时，通过退火和热处理工艺，可得到一种可见-近中红外均具有优异透过率的无色和/或浅色的锗酸盐光学玻璃。当0.64≤Bi/Ge≤1.48时，采取缓慢冷却方式，可以得到无色透明锗酸盐玻璃；当1.48＜Bi/Ge≤3.84时，采用快速冷却方式，根据是否采用热处理工艺又可得到两种锗酸盐玻璃：①不采用热处理工艺，可得到一种棕色、高折率锗酸盐玻璃②采用热处理工艺，可得到一种无色和/或浅色、高折率锗酸盐玻璃。本专利技术通过热处理使得吸收截止边左移至300-375nm附近，并且透过率特别是可见区(400-800nm)透过率得到很大提升，最高达到81％(样品厚1.5mm)。从而使得含Bi2O3的高折率锗酸盐玻璃作为蓝绿光激光器的载体成为可能，并且也可以应用于光学玻璃领域。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术提供的制备方法，针对不同Bi/Ge质量比采用不同的制备工艺，从而制备出不同折射率的锗酸盐光学玻璃；同时，针对同一Bi/Ge质量比开发出不同工艺，基于是否采取热处理的工艺，可以达到可见区域透过率提升与否的目的；(2)本专利技术制得的含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Bi

【技术特征摘要】
1.一种含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃，其特征在于，其组成按氧化物重量百分比表示，包括：Bi2O3:20-75％、GeO2:20-75％、B2O3:0-40％、Al2O3:0-5％、TiO2:0-7％及ZrO2:0-1％。


2.根据权利要求1所述的含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃，其特征在于，按质量百分比来计，0.64≤Bi/Ge≤3.84。


3.一种制备权利要求1所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃的方法，其特征在于，包括如下步骤：将Bi2O3、GeO2以及Al2O3混合，球磨均匀，得到混合物；然后将所述混合物升温进行热处理，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃。


4.根据权利要求3所述的制备所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃的方法，其特征在于，当所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃中，按质量百分比来计，0.64≤Bi/Ge≤1.48时，所述热处理包括：
将所述混合物升温至600-800℃，保温6-24h，然后升温至870-1100℃，保温1-3h，然后降温冷却，得到所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃；所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃为无色透明锗酸盐玻璃。


5.根据权利要求4所述的制备所述含Bi2O3的高折射率锗酸盐光学去色玻璃的方法，其特征在于，所述降温冷却的速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，史振国，周时凤，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44