專利名稱：一種大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氟磷酸鹽激光玻璃，特別是一種大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃及其制備方法。
背景技術
由于具有長的突光壽命，高的發(fā)射效率及強的發(fā)射強度，鐿摻雜激光玻璃被認為是一種有潛質的光纖激光器基質材料。在鐿離子摻雜的激光玻璃中，氟磷酸鹽玻璃由于具有優(yōu)異的性能展現出了很好的應用潛力，包括低的聲子能量，低非線性折射率，紫外到近紅外的寬透過范圍，鐿離子的高溶解度，以及好的熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性等性能。
對鐿摻雜的激光玻璃而言，熒光壽命τ f及受激發(fā)射截面σ 是衡量玻璃增益性能的兩個非常重要的參數。一般來說，鐿摻雜的氟磷酸鹽玻璃比磷酸鹽玻璃具有更長的熒光壽命，但其受激發(fā)射截面(0 emi < O. 6 pm2)遠低于磷酸鹽玻璃(1 2 pm2)。因此制備一種大發(fā)射截面的氟磷酸鹽玻璃將會更具有實用價值。
目前報道的氟磷酸鹽玻璃大多為低折射率的氟鋁酸鹽基玻璃，氟鋁酸鹽對鐿離子的極化率小，具有較低的受激發(fā)射截面。根據J-O理論，受激發(fā)射截面與(n2+2)2/n計算值成一定的正比關系，這對于設計玻璃配方有一定的指導意義。
對于摻鐿的氟磷酸鹽玻璃而言，受激發(fā)射截面受[YbO6]網格的非對稱性和 [Yb-Ο]共價性的影響。Zr4+離子具有大的極化強度，引入后可以增大基質玻璃的整體極化率，同時重金屬離子的引入增大了玻璃的折射率。因此包含ZrF4的鐿摻雜氟磷酸鹽玻璃有可能具有大的發(fā)射截面。
發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種增益系數較大，析晶穩(wěn)定性能好的大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃及其制備方法。
技術方案本發(fā)明的大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃的摩爾百分比組成為BaO 4-10 mo I%，Al2O31-5 moI % 9 2。5 :10-20mo I%，ZrF4 :15-25mo I%，SrF2:12-15mo I%，BaF2 ；:13-18mo I%，PbF2::15-20mo I%，上述組分和為100 mo I %，Yb2O3按照重量比外摻lwt%。
在該玻璃的摩爾百分比組成中還可以加入CaF2 5-10 mo I %、TeO2 5-10 mol%、Bi2O3 5-10 mol% 或 Nb2O5 5-10 mol%。
本發(fā)明的大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃的制備方法的步驟如下首先，按配方稱取原料，充分混合均勻后加入石墨坩堝中；然后，把石墨坩堝置于石英罩中通氬氣15min后石墨坩堝加蓋，高頻爐迅速升溫至90(Tl00(rC保溫30min ;最后，關閉高頻爐通入氬氣迅速降溫；取出玻璃置于已升溫至其玻璃化轉變溫度Tg的馬弗爐中保溫4 小時，然后以每小時10°C的降溫速度退火至室溫。
上述組份中原料純度都為4 N。
有益效果本發(fā)明的摻鐿氟磷酸鹽玻璃，重金屬氟化物(ZrF4、PbF2)含量較高，不包含降低折射率效果明顯的AlF3，加入適量偏磷酸鋁及偏磷酸鋇有利于優(yōu)化網絡結構改善玻璃的熱穩(wěn)定性，并提高玻璃低溫粘度。該摻鐿氟磷酸鹽玻璃具有高受激發(fā)射截面，大增益系數及好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，是實現高功率高增益的理想介質材料。


圖1是實施例7的熒光光譜及受激發(fā)射截面圖，圖2是實施例7的熒光壽命衰減曲線。
具體實施方案
以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1 7組分設計如表I (單位為mol%, Yb2O3摻雜量為lwt%)表I玻璃組分配比
權利要求
1.一種大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃，其特征在于該玻璃的摩爾百分比組成為BaO 4 - 10 mo I %，Al2O3 :1-5 mo I %，P2O5 :10 - 20 mo I %，ZrF4 15 - 25 moI %，SrF2 12 - 15 moI %，BaF2 13 - 18 moI %，PbF2 15 - 20 moI %， 上述組分和為100 mo I %，Yb203按照重量比外摻lwt%。
2.根據權利要求1所述的一種大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃，其特征在于在該玻璃的摩爾百分比組成中加入CaF2 5-10 mo I %、TeO2 5-10 mol%、Bi2O3 5-10 mol% 或 Nb2O5 5-10 mol%。
3.—種如權利要求1所述的大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟如下 首先，按配方稱取原料，充分混合均勻后加入石墨坩堝中；然后，把石墨坩堝置于石英罩中通氬氣15min后石墨坩堝加蓋，高頻爐迅速升溫至90(Tl00(rC保溫30min ;最后，關閉高頻爐通入氬氣迅速降溫；取出玻璃置于已升溫至其玻璃化轉變溫度Tg的馬弗爐中保溫4小時，然后以每小時10°C的降溫速度退火至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大發(fā)射截面摻鐿氟磷酸鹽玻璃及其制備方法，其含有摩爾百分比含量組成為，BaO4–10mol%，Al2O31-5mol%，P2O510-20mol%，ZrF415-25mol%，SrF212-15mol%，BaF213-18mol%，PbF215-20mol%，上述組分和為100mol%，Yb2O3按照重量比外摻1wt%。在該玻璃的摩爾百分比組成中加入CaF25-10mol%、TeO25-10mol%、Bi2O35-10mol%或Nb2O55-10mol%。制備方法如下按配方稱取生料，充分混合均勻后加入石墨坩堝中；高頻爐迅速升溫至900~1000度保溫30min；降溫，取出玻璃置于已升溫至其玻璃轉變溫度的馬弗爐中保溫4小時，然后以10℃每小時的降溫速度退火至室溫。本發(fā)明的玻璃具有較好的增益性能，受激發(fā)射截面1.29pm2。
文檔編號C03C3/247GK103043903SQ20131000535
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者彭波, 韋瑋, 鄭銳林, 許慎諾, 王東東, 唐子匯, 全昭 申請人:南京郵電大學