使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法、系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，具体为：在对PTR玻璃进行成核热处理以形成银团簇的同时，使用蓝光对所述PTR玻璃进行曝光，使得尺寸较大的溴化钠颗粒分解，留下尺寸较小的银原子颗粒为核供氟化钠晶体析出，从而实现了控制析出的氟化钠晶体的尺寸。本发明专利技术还公开了所述的方法在制备反射式体布拉格光栅中的应用。本发明专利技术的方法可以达到控制析出氟化钠尺寸的目的，从而有利于光栅周期较小的反射式体布拉格光栅的制备。期较小的反射式体布拉格光栅的制备。期较小的反射式体布拉格光栅的制备。

【技术实现步骤摘要】
使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法、系统及其应用


[0001]本专利技术涉及先进激光
，具体涉及一种使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法、系统及其应用。

技术介绍

[0002]光热折射(PTR)玻璃是一种光学透明的光敏多组分硅酸盐玻璃，其表现出光热诱导的结晶相沉淀。即在紫外线照射会产生银纳米团簇，加热时会生成NaF纳米晶体，从而引起永久性的折射率变化，这是生产布拉格光栅的基础。这种光栅被广泛用于先进的光学应用中，例如激光二极管的稳定化或光谱光束组合。
[0003]经典PTR玻璃成核析晶的过程被认为是以下三步：
[0004](i)暴露于UV(Ag
+
+Ce
3+
+hv
→
Ag0+Ce
4+
)期间形成的银原子；
[0005](ii)在450-500℃的首次热处理过程中原子银团聚集成核；
[0006](iii)在更高的温度下进一步加热，NaF纳米晶体的异质成核和生长。
[0007]然而PTR玻璃的光敏性和析晶特性的详细机理仍然不为人所知。对于紫外线曝光和热处理步骤对氟化钠析晶的影响，中佛罗里达大学和俄罗斯ITMO大学的L.B.Glebov等人已经进行了多年研究。例如通过吸收光谱反映光热折射玻璃成核演化过程
[1]、利用电子束辐照PTR玻璃，观察其对银团簇形成的影响
[2]、以及冷却对氟化钠析晶尺寸的影响
[3]。国内研究人员关于PTR玻璃也公开申请了一系列专利，例如中国科学院西安光学精密机械研究所的程光华等人提出了一种稀土掺杂光热敏折变激光玻璃陶瓷及其制备方法(中国专利CN109052968A)。
[0008]目前，基于在光诱导下的氟化钠结晶会导致曝光区域的折射率发生变化这一特性，PTR玻璃已成功应用于相全息图记录。然而氟化钠晶体的尺寸和密度受多种因素影响，这些变化又会引起折射率调制度的不稳定，从而影响PTR玻璃的性能。
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4736.

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，该方法可以达到控制析出氟化钠尺寸的目的，从而有利于光栅周期较小的反射式体布
拉格光栅的制备。
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0014]本专利技术第一方面提供了一种使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，具体为：在对PTR玻璃进行成核热处理以形成银团簇的同时，使用蓝光对所述PTR玻璃进行曝光，使得尺寸较大的溴化钠颗粒分解，留下尺寸较小的银原子颗粒为核供氟化钠晶体析出，从而实现了控制析出的氟化钠晶体的尺寸。
[0015]进一步地，所述蓝光的波长为405nm。
[0016]进一步地，所述曝光的工艺为：使用的激光器为405nm蓝紫光光纤激光器，写入光功率为100～200mW，光斑直径为4mm，光斑稳定性<0.05mard，调制频率为1～10KHz。
[0017]进一步地，所述曝光的时间为1～100min。
[0018]进一步地，所述PTR玻璃于透明加热室中进行热处理。
[0019]进一步地，所述成核热处理采用恒温热处理制度、变温热处理制度或恒温加变温热处理制度，且成核热处理的温度范围为440～500℃。
[0020]进一步地，在进行成核热处理之前，先对所述PTR玻璃进行紫外曝光，以在PTR玻璃内部形成银原子潜影。
[0021]进一步地，在进行成核热处理之后，再对PTR玻璃进行析晶热处理，所述析晶热处理的温度为500～520℃。
[0022]本专利技术第二方面提供了一种使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的系统，包括加热室、紫外/可见光光源、光谱仪以及405nm蓝紫光光纤激光器，所述加热室为透明加热室，其中用于放置PTR玻璃；所述405nm蓝紫光光纤激光器用于对所述加热室中的PTR玻璃进行曝光，使得尺寸较大的溴化钠颗粒分解；所述紫外/可见光光源为200～900nm可切换，其发出的光经过加热室和PRT玻璃后，由所述光谱仪接收，以实时监控吸收谱线的变化情况。
[0023]本专利技术第三方面提供了第一方面所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法在制备反射式体布拉格光栅中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0025]1、本专利技术在PTR玻璃的热处理过程中使用蓝光进行可调节均匀曝光，大尺寸的溴化银颗粒在均匀曝光和热处理作用下分解，留下尺寸较小的银原子团簇。
[0026]2、通过改变曝光时间曝光剂量和在曝光期间采取不同的成核热处理制度，配合后续析晶热处理，可以最终控制析出氟化钠晶体的尺寸。
[0027]3、析出的小尺寸氟化钠晶体，有利于光栅周期小、性能优良的反射式体布拉格光栅的制备。
附图说明
[0028]图1为一种使用本专利技术的方法控制PTR玻璃中氟化钠析晶的装置的结构示意图。
[0029]图2为在透明加热室中实行的恒温热处理制度示意图。
[0030]图3为在透明加热室中实行的变温热处理制度示意图。
[0031]图4为在透明加热室中实行的恒温加变温的热处理制度示意图。
[0032]图5为Ocean Optics S2000光谱仪接收未使用蓝光曝光的光谱图。
[0033]图6为Ocean Optics S2000光谱仪接收使用蓝光曝光后的光谱图。
[0034]图中标号说明：1、紫外/可见光光源；2、透明加热室；3、PTR玻璃；4、Ocean Optics S2000光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，在对PTR玻璃进行成核热处理以形成银团簇的同时，使用蓝光对所述PTR玻璃进行曝光，使得尺寸较大的溴化钠颗粒分解，留下尺寸较小的银原子颗粒为核供氟化钠晶体析出，从而实现了控制析出的氟化钠晶体的尺寸。2.根据权利要求1所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，所述蓝光的波长为405nm。3.根据权利要求2所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，所述曝光的工艺为：使用405nm蓝紫光光纤激光器，写入光功率为100～200mW，光斑直径为4mm，光斑稳定性<0.05mard，调制频率为1～10KHz。4.根据权利要求1所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，所述曝光的时间为1～100min。5.根据权利要求1所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，所述PTR玻璃置于透明加热室中进行热处理。6.根据权利要求1所述的使用蓝光控制PTR玻璃中氟化钠析晶的方法，其特征在于，所述成核热处理采用恒温热处理制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，高帆，葛子轶，袁孝，熊宝星，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：