專利名稱：一種新型透明釩酸鹽玻璃及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬光學材料技術領域，具體涉及一種透明釩酸鹽玻璃。該玻璃在可見光區(qū)段有很高的透過性，在紅外區(qū)也有良好的光學性能，可應用于光纖激光器，促進高能核聚變模擬實驗的超強激光系統(tǒng)實現(xiàn)其物理指標、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)效率。
背景技術：
光纖是20世紀人類最主要的技術成就之一，它已成為當前通訊產(chǎn)業(yè)的基礎性設備。而光纖激光器由于更高的效率、更低的損耗和更小的體積，成為今后激光器發(fā)展的趨勢。
近年來，信息通信產(chǎn)業(yè)以人們難以想象相象的速度飛速發(fā)展，信息傳輸量爆炸式擴大。目前所用的光纖網(wǎng)已經(jīng)不能滿足信息通信產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的需要。特別是密集波分復用(DWDM)技術的使用，這個矛盾更加突出。對整個光纖網(wǎng)，特別是對光纖網(wǎng)中的光放大器要求更高。由于受激發(fā)射截面大，釩晶體以其優(yōu)良的激光特性廣泛應用于通訊、醫(yī)療等領域。釩晶體是激光放大器的核心功能材料，以Nd:YVO4為例，具有發(fā)射截面大(分別是Nd:YAG和Nd:YLF的2.7和10倍)、吸收系數(shù)大的優(yōu)點。但受限于晶體自身的特性，它很難長大，更不能拉制光纖，所以晶體的本質(zhì)在很大程度上限制了光放大器的發(fā)展。
釩酸鹽玻璃雖然可以做得很大，而且易拉光纖，但傳統(tǒng)釩酸鹽玻璃象石塊一樣不透明，是具有金屬光澤的純黑色固體，不具有可見光區(qū)段的透過性，故在光學領域使用。本發(fā)明中，釩酸鹽玻璃第一次成為了透明物。結果表明這樣研制出來的釩酸鹽玻璃已經(jīng)具有可見光區(qū)段的較好的透過能力，玻璃整體上表現(xiàn)出一定的紅色，而且具有潛在的激光特性，將作為光纖激光放大器的基質(zhì)材料在通訊、生物科技等眾多熱門和關鍵領域中獲得廣泛應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有高透光性、高吸收系數(shù)和大發(fā)射截面的透明釩酸鹽玻璃及其制備方法，使之作為激光放大材料應用于國防、信息產(chǎn)業(yè)以及生物科技等重要領域。
本發(fā)明提出的透明釩酸鹽玻璃，以傳統(tǒng)的釩酸鹽玻璃V2O5-SiO2為基礎，再添加堿金屬氧化物X2ONa2O+K2O+Cs2O和堿土金屬氧化物MOCaO+BaO+SrO。各組份陰離子質(zhì)量百分比為，V2O522～31％，SiO219～28％，X2O18～28％(其中Na2O為0～26％，K2O為0～26％，Cs2O為2～25％，且三項總和為18～28％)，MO為22～32％(其中CaO為0～25％，BaO為0～25％，SrO為0～25％，三者不同時為0，且三項總和為22～32％)。
上述釩酸鹽玻璃的制備方法，是在整個熔煉過程中始終通有純度在99％以上的氧氣，保持1350～1450℃的溫度，熔煉時間為1.5～2.5小時，直至玻璃生成，并將其進行澄清、均化。
待上述釩酸鹽玻璃熔煉過程結束后，將其澆鑄成塊狀，然后進行退火處理。退火溫度以高于混合物(Tg+10)℃為起點，以每小時1～5℃的速度降溫，直到(Tg-100)℃，然后讓其自然冷卻。這里Tg為玻璃軟化溫度。


圖1為例3中釩酸鹽玻璃與傳統(tǒng)釩酸鹽玻璃透過率曲線圖。圖中虛線為實例3中的釩酸鹽玻璃透過率曲線，傳統(tǒng)釩酸鹽玻璃透過率為0，與橫軸重合。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
實施例1按如下的主要物質(zhì)陰離子質(zhì)量百分比V2O522％；SiO228％；Na2O5％；K2O10％；Cs2O5％；CaO12％，BaO18％稱量好釩酸鹽玻璃原料混合均勻后加入鉑坩堝中在干燥的99％以上濃度的氧氣下于1400℃高溫熔融2小時，在模具中澆注成形。在退火箱中從(Tg+10)℃以每小時1℃的速度降溫至(Tg-100)℃后取出自然冷卻。經(jīng)切割、拋光即可獲得所要的透明釩酸鹽玻璃。
實施例2按如下的主要物質(zhì)陰離子質(zhì)量百分比V2O531％；SiO219％；Na2O5％；K2O16％；CaO7％，BaO11％；SrO11％稱量好釩酸鹽玻璃原料混合均勻后加入鉑坩堝中在干燥的99％以上濃度的氧氣下于1400℃高溫熔融2小時，在模具中澆注成形。在退火箱中從(Tg+10)℃以每小時5℃的速度降溫至(Tg-100)℃后取出自然冷卻。經(jīng)切割、拋光即可獲得所要的透明釩酸鹽玻璃。
實施例3按如下的主要物質(zhì)陰離子質(zhì)量百分比V2O530％；SiO220％；Na2O8％；K2O12％；Cs2O3％；CaO15％，BaO3％，SrO9％稱量好釩酸鹽玻璃原料混合均勻后加入鉑坩堝中在干燥的99％以上濃度的氧氣下于1400℃高溫熔融2小時，在模具中澆注成形。在退火箱中從(Tg+10)℃以每小時1℃的速度降溫至(Tg-100)℃后取出自然冷卻。經(jīng)切割、拋光即可獲得所要的透明釩酸鹽玻璃。
實施例4按如下的主要物質(zhì)陰離子質(zhì)量百分比V2O524％；SiO226％；Na2O2％；K2O10％；Cs2O10％；CaO5％，BaO18％，SrO5％稱量好釩酸鹽玻璃原料混合均勻后加入鉑坩堝中在干燥的99％以上濃度的氧氣下于1400℃高溫熔融2小時，在模具中澆注成形。在退火箱中從(Tg+10)℃以每小時1℃的速度降溫至(Tg-100)℃后取出自然冷卻。經(jīng)切割、拋光即可獲得所要的透明釩酸鹽玻璃。
權利要求
1.一種透明釩酸鹽玻璃，以傳統(tǒng)的釩酸鹽玻璃V2O5-SiO2系統(tǒng)為基礎，其特征在于還摻入有堿金屬氧化物X2ONa2O+K2O+Cs2O和堿土金屬氧化物MOCaO+BaO+SrO；各組份陰離子質(zhì)量百分比為，V2O522～31％，SiO219～28％，X2O18～28％，MO22～32％。
2.根據(jù)權利要求1所述的透明釩酸鹽玻璃，其特征在于在摻入的堿金屬氧化物X2O中，各組分的陰離子質(zhì)量百分比為Na2O為0～26％，K2O為0～26％，Cs2O為2～25％，且三者總和滿足18～28％；摻入的堿土金屬氧化物MO中，各組分的陰離子質(zhì)量百分比為CaO為0～25％，BaO為0～25％，SrO為0～25％，三者不同時為0，且三者總和滿足22～32％。
3.一種如權利要求1所述的透明釩酸鹽玻璃的制備方法，其特征在于在整個熔煉過程中通有純度在99％以上的氧氣，保持1350～1450℃的溫度，時間為1.5～2.5小時，直至玻璃生成，并將其進行澄清、均化。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于玻璃熔煉過程結束后，將其澆鑄成塊狀，然后退火處理，退火溫度以高于混合物(Tg+10)℃為起點，按每小時1～5℃的速度降溫，直到(Tg-100)℃，然后讓其自然冷卻；這里Tg為玻璃軟化溫度。
全文摘要
本發(fā)明為一種新型的透明釩酸鹽玻璃及其制備方法。該玻璃以傳統(tǒng)的釩酸鹽玻璃V
文檔編號C03C3/062GK1569705SQ20041001803
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者彭波, 范忠誠, 仇曉明, 蔣蕾, 黃維 申請人:復旦大學