铋掺杂硅锌硼基光学玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铋掺杂硅锌硼基光学玻璃及其制备方法。其特征在于选择 的玻璃基质摩尔百分比组成为：二氧化硅：10％～20％；三氧化二硼：15％～25％； 碳酸锌或氧化锌：55％～65％；三氧化二铋：0.1～5％；该玻璃熔融温度相对与石 英玻璃明显降低，具有能够覆盖1000nm～1600nm范围通讯波段的超宽带的光 学性能，有望在超宽带光学放大器、高功率激光器，可调谐激光器等技术领域 得到应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学玻璃，特别是一种掺铋的硅硼锌基光学玻璃，该玻璃能够发 近红外通讯波段荧光，具有长的荧光寿命，宽的增益带宽，适合作为增益介质 应用于光学放大器和/或激光器。
技术介绍
1998年3月4日，三菱电线工业株式会社的藤本靖等人申请了题为"掺秘 石英玻璃、光纤及光放大器制造方法"的专利(特许公开平11-29334 )。他们利 用铋交换的沸石作为分散介质，综合sol-gel方法和高温熔融法，空气下制备了 掺五价铋离子B产的石英玻璃、拉制出相应的光纤、实现了 800nm泵浦下的 1.3pm处的光放大。这种玻璃的荧光峰值位于1130nm附近，最大的荧光半高宽 为250nm，最大的荧光寿命为650ps，受激发射截面大约为1.0 x 10—2Qcm2。 2001 年2月22日，藤本靖等人又申请了题为"光纤及光放大器"(特许公开2002- 252397 )，其基本的玻璃组成为Al2OrSi02- Bi203，于1750°C空气下熔制， 拉制出相应的光纤、实现了 0.8^m泵浦下的1.3pm处的光放大。2001年12 月13日，2002年6月18日，2002年12月25日，日本板硝子株式会社的岸本 正一等连续申请了题为"红色玻璃及其透明微晶玻璃"、"光放大玻璃光纤"、"红外发光材料及光放大介质"的专利(特许公51 2003-183047, 2004-20994,2003- 283028)，其基本的玻璃组成为Al2OrSi02。相应产品呈现红或棕红色；红 色玻璃经晶化处理后其颜色未有明显改变，但其耐热性及机械强度等性质明显 增强；用位于400-850nm区域的泵浦波长泵浦，能够得到最强峰位于 1000-1600nm区间的荧光，并且能够实现波长在1000 -1400nm间的光放大。 2001年，Fujimoto与Nakatsuka在Jpn. J. App. Phys., 40, (2001) L279 —文报道了在1760° C高温下于空气下制备五价铋离子B产掺杂的Al20rSi02玻璃，大量的 气泡存在使得其在红外区的透过率降低至 30%左右，这在很大程度上限制了这种Si02基玻璃的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述石英玻璃的熔融温度较高的缺点，提供一种掺 铋的硅锌硼基光学玻璃及其制备方法，该玻璃熔融温度相对于石英玻璃明显降 低，因而熔融体的粘度降低、消除气泡的影响就会更容易实现，而且具有能够 覆盖1000nm 1600nm范围通讯波段的超宽带的光学性能，有望在超宽带光学放 大器、高功率激光器，可调谐激光器等
得到应用。本专利技术提供铋掺杂硅锌硼基玻璃，由下列摩尔百分比的原料组成 Si02 10~25mol% B203 15~34mol% ZnO(ZnC03) 55 65mol% Bi203 0.1 5mol0/o 本专利技术提供的铋掺杂硅锌硼基玻璃通过下列工艺步骤制得-(1) 、按下列配方备料后，然后在混合均匀。 Si02 10~15mol%B203 15~25mol% ZnO(ZnC03) 55 65mol% Bi203 0.1~5mol%(2) 、将上述混合料升温至1350-1500°C，保温30分钟 3小时，使原料 熔融成液态；(3) 、然后将上述熔体快速倾倒在一不锈钢板上并用另一块钢板压平，转 移到退火炉中，在500。C下退火2小时后，随炉自然冷却到室温，取出即得该铋掺杂硅锌硼基玻璃。本专利技术与制备掺铋离子的石英玻璃方法相比，具有如下突出的优点该玻璃除了具有能够覆盖1000nm 1600nm范围通讯波段的超宽带的光学 性能，其熔融温度相对于石英玻璃明显降低，玻璃熔制过程中熔融液体粘度降 低，因而熔融成型过程中玻璃中的缺陷和瑕疵(如气泡等)相对于石英玻璃较 少。具体实施例方式下面将结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但这些实例并不限制本专利技术的 保护范围。 实施例l(1) 、按摩尔百分比组成10SiO2-25B2O3-64.9ZnO2-0.1Bi2O3，称取原 料共20g，并将上述组分研磨混合均匀后，置入氧化铝坩埚中；(2) 、将上述装料的氧化铝坩埚中放入1350°C的高温炉中，加热保温3 小时，使原料熔融成液态，以便于彻底消除气泡，然后将熔体快速倾倒在一块 不锈钢板上并用另一块钢板压平，转移到退火炉中50(fC下退火2小时后，随 炉自然冷却到室温，取出即得具有红外超宽带发光性能的铋掺杂的硅锌硼玻璃， 该玻璃在800nm的激光泵浦下会产生荧光，荧光中心位于1300nm附近，荧光 半高宽超过200nm。实施例2(1) 、按摩尔百分比组成15Si02-29B203 -55Zn02-lBi203，称取原料共 20g，并将上述组分研磨混合均匀后，置入氧化铝坩埚中；(2) 、将上述装料的氧化铝坩埚中放入置于1400°C的高温炉中，加热保温 60分钟，使原料熔融成液态，以便于彻底消除气泡，然后将熔体快速倾倒在一 块不锈钢板上并用另一块钢板压平，转移到退火炉中于570°C下退火3小时后，随炉自然冷却到室温，取出即得具有红外超宽带发光性能的铋掺杂的硅锌硼玻璃，该玻璃在800nm的激光泵浦下会产生荧光，荧光中心位于1300nrn附近， 荧光半高宽超过250nm。 实施例3(1) 、按摩尔百分比组成25Si02-15B203 -55 ZnC03-5Bi203，称取原料 共20g，称取原料共20g，并将上述组分研磨混合均匀后，置入氧化铝坩埚中；(2) 、将上述装料的氧化铝中放入置于1500°C的高温炉中，加热保温30 分钟，使原料熔融成液态，以便于彻底消除气泡，然后将熔体快速倾倒在一块 不锈钢板上并用另一块钢板压平，转移到退火炉中50(fC下退火2小时后，随 炉自然冷却到室温，取出即得具有红外超宽带发光性能的铋掺杂的硅锌硼玻璃， 该玻璃在800nm的激光泵浦下会产生荧光，荧光中心位于1300nm附近，荧光 半高宽超过250nm。权利要求1、一种铋掺杂硅锌硼基光学玻璃，其特征在该玻璃的摩尔百分比组成如下SiO210～25mol％B2O315～34mol％ZnO(ZnCO3) 55～65mol％Bi2O3 0.1～5mol％。2、根据权利要求1所述一种铋惨杂硅锌硼基光学玻璃的制备方法，其特征在于通过下列工艺步骤制得(1) 、根据玻璃组成和含量，按按摩尔百分比组成为Si02 10~25mol%、 B203 15 34mol%、 ZnO(ZnC03) 55~65mol%、 Bi203 0.1 5mol。/。配比称量各原料，然后研磨混合均匀；(2) 在高温炉中于空气气氛下在135(TC 150(TC恒温0.5 3小时，使原料 熔融成液态，然后浇铸到金属平板上并用金属板压平；(3) 将得到的玻璃转移到退火炉中500eC退火处理2小时，随炉自然冷 却到室温，得到铋掺杂的硅锌硼基玻璃。全文摘要本专利技术提供一种。其特征在于选择的玻璃基质摩尔百分比组成为二氧化硅10％～20％；三氧化二硼15％～25％；碳酸锌或氧化锌55％～65％；三氧化二铋0.1～5％；该玻璃熔融温度相对与石英玻璃明显降低，具有能够覆盖1000nm～1600nm范围通讯波段的超宽带的光学性能，有望在超宽带光学放大器、高功率激光器，可调谐激光器等技术领本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铋掺杂硅锌硼基光学玻璃，其特征在该玻璃的摩尔百分比组成如下：　ＳｉＯ↓［２］　１０～２５ｍｏｌ％　Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］　１５～３４ｍｏｌ％　ＺｎＯ（ＺｎＣＯ↓［３］）　５５～６５ｍｏｌ％　Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［ ３］　０．１～５ｍｏｌ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建备，宋志国，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53