低羥基含量的氟氧玻璃及其制備方法
【專利摘要】一種低羥基含量的氟氧玻璃及其制備方法，其特征在于在氟鋁酸鹽玻璃體系中加入重金屬TeO2使其羥基含量明顯降低。上述玻璃具體摩爾分?jǐn)?shù)為25-35%的AlF3,10-15%的YF3,12-20%的CaF2,7-10%的SrF2,7-10%的BaF2,7-10%的MgF2,和0-25%的TeO2,各組分的之和為100%。采用加蓋的鉑金坩堝和硅碳棒電爐熔融方法制備。本發(fā)明重金屬TeO2引入氟鋁酸鹽玻璃，玻璃的透明度變好，熱穩(wěn)定性能提高，玻璃的抗析晶能力加強(qiáng)，在中紅外區(qū)域的透過(guò)率高90%，并且在2.9μm的羥基吸收峰變得很微弱，羥基吸收系數(shù)減弱到原來(lái)的1/15。
【專利說(shuō)明】低羥基含量的氟氧玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氟氧玻璃，特別是一種低羥基含量的氟氧玻璃及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]與傳統(tǒng)的多組分氧化物玻璃相比，氟化物玻璃具有在紫外和中紅外波段透光范圍寬，折射率較低和阿貝爾數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)。此外，氟化物玻璃還具有較低的聲子能量和較強(qiáng)的離子鍵性能。稀土離子在氟化物玻璃中的摻雜濃度可以很高，稀土離子在氟化物玻璃中的發(fā)光范圍從可見(jiàn)一直延伸到中紅外區(qū)域。由于氟化物玻璃這些獨(dú)特的性能，與傳統(tǒng)的多組分氧化物玻璃相比，其在某些領(lǐng)域具有傳統(tǒng)材料無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0003]近年來(lái)，2~3 μ m激光材料受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。3 μ m波段激光位于大氣的2個(gè)傳輸窗口( 1~3 μ m，3~5 μ m)內(nèi)，并且覆蓋了很多重要的分子譜線。因此，在遙感、測(cè)距、環(huán)境檢測(cè)、生物工程和醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于目前研究較多的中紅外發(fā)光材料，氟化物具有更加重要的地位，低聲子能量和中紅外波段高的透過(guò)率是其他氧化物玻璃無(wú)法超越的。氟化物玻璃的研究只集中在氟鋯酸鹽和氟鋁酸鹽的玻璃體系中。尤其是氟鋯酸鹽玻璃中摻入稀土離子的ZBLAN玻璃得到了深入的研究，且在中紅外光纖激光材料中已經(jīng)得到了實(shí)際的應(yīng)用。2010年，Tokita報(bào)道了在Er3+摻雜的ZBLAN光纖中獲得了可調(diào)諧范圍在2770-2880nm，輸出功率在8-11W的激光。2011年，加拿大的學(xué)者Dominic Faucher在Er3+摻雜的單模光纖中獲得了 2.825 μ m波段的最大輸出功率為20.6W的激光，斜率效率為35.4%。但是，氟鋯酸鹽玻璃存在著以下幾個(gè)缺點(diǎn):玻璃的轉(zhuǎn)變溫度較低，耐水性和機(jī)械強(qiáng)度較低。這些缺點(diǎn)限制了氟化物光纖ZBLAN在中紅外激光材料發(fā)面進(jìn)一步應(yīng)用，如功率的進(jìn)一步提高和功率的穩(wěn)定輸出。氟鋁酸鹽玻璃直到20世紀(jì)80年代初期才逐漸被人們重視并顯示出應(yīng)用前景。八^3基氟化物玻璃以A1F3-MF2 (Μ為堿土金屬)為代表，它的一些性能特征很早就有報(bào)道。氟鋁酸鹽玻璃與ZBLAN相比具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度高，化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能好的優(yōu)點(diǎn)，其化學(xué)穩(wěn)定性比ZrF4基玻璃高3個(gè)數(shù)量級(jí)，有希望代替氟鋯酸鹽玻璃用于中紅外發(fā)光材料。但是目前研究的A1F3-MF2體系在2.9μm處存在較大的羥基吸收峰。這種雜質(zhì)有多重來(lái)源，如原料中的殘存氧，某組分的吸潮，制備環(huán)境過(guò)程中的環(huán)境污染等。其吸收波長(zhǎng)正處在3 μ m附近，這將影響其在中紅外發(fā)光材料方面的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種低羥基含量的氟氧玻璃及其制備方法，該玻璃具有優(yōu)良的穩(wěn)定性能，較好的紅外透過(guò)性能以及較低的羥基系數(shù)。
[0005]本發(fā)明具有的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種低羥基含量的氟氧玻璃，該玻璃的摩爾百分比組成如下:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種低羥基含量的氟氧玻璃，其特征在于，該玻璃由以下組分摩爾百分比組成:組成mol%
2.權(quán)利要求1所述的低羥基含量的氟氧玻璃的制備方法，包括下列步驟:①選定所述的玻璃組成及其摩爾百分比，計(jì)算出相應(yīng)的各玻璃組成的重量，準(zhǔn)確稱取各原料，混合均勻形成混合料；②將所述的混合料放入鉬金坩堝中于900~950°C的硅碳棒電爐中熔化，熔化過(guò)程中無(wú)需通入氣體作為保護(hù)氣氛，完全熔化后澄清10~15分鐘，將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中；③將玻璃迅速移入到已升溫至低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度10°C的馬弗爐中，保溫3~4小時(shí)，再以10°C /小時(shí)的速率降至室溫，完全冷卻后取出玻璃。
【文檔編號(hào)】C03C3/23GK103723919SQ201310695081
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】黃飛飛, 陳丹平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所