本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃，特別是一種高p2o5比例的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃及其制備方法，該玻璃具備較寬的熒光半高寬，適合作為增益介質(zhì)應(yīng)用于光學(xué)放大器和/或激光器。

背景技術(shù)：

鉍離子摻雜氧化物玻璃具有近紅外發(fā)光特性，且具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，良好的機(jī)械強(qiáng)度與硬度，易于與現(xiàn)有商用通訊石英光纖熔接的特點(diǎn)，使其成為光纖放大器理想的基質(zhì)材料。2001年，fujimoto和nakatsuka在jpn.j.app.phys.,40,(2001)l279一文報(bào)道了首次制備了具有超寬帶近紅外發(fā)光特性的鉍摻雜硅酸鹽玻璃，組成為95sio2-2al2o3-3bi2o3，其發(fā)光峰位于1250nm，半高寬為200nm。鉍摻雜硅酸鹽玻璃發(fā)光幾乎覆蓋了整個(gè)近紅外波段(1100-1700nm)，壽命高達(dá)幾百個(gè)微秒，但鉍離子在硅酸鹽玻璃中的發(fā)光帶寬要比其在磷酸鹽玻璃中的窄很多(約100nm)。

邱建備等人在“鉍摻雜磷硅酸基光學(xué)玻璃及其制備方法”(cn101508520a)專(zhuān)利中公開(kāi)了通過(guò)引入“磷酸鹽玻璃形成體p2o5”制備“磷硅酸鹽”混合體系玻璃，在引入大量的堿土或堿金屬條件下，利用傳統(tǒng)高溫熔融法制得了p2o5含量達(dá)到34mol％的鉍摻雜磷硅酸基玻璃，并可以觀(guān)測(cè)到鉍離子半高寬大于250nm的超寬帶近紅外發(fā)光，較單純鉍摻雜硅酸鹽玻璃有效增加鉍離子的發(fā)光帶寬。

現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題：p2o5作為傳統(tǒng)的玻璃晶核劑通過(guò)傳統(tǒng)的高溫熔融法大量引入，即將混合好的配合料在高溫下融制再在低溫下淬冷成型的方法，詳見(jiàn)圖1，其很容易造成玻璃的失透，嚴(yán)重破壞玻璃的光學(xué)性能，難以制備高比例p2o5的磷硅酸鹽玻璃，限制了進(jìn)一步增強(qiáng)發(fā)光帶寬，同時(shí)大量堿土或堿金屬引入會(huì)降低鉍發(fā)光性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高p2o5比例、高透過(guò)且具有較寬熒光半高寬的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃。本發(fā)明的目的還在于提供一種鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃制備方法。

本發(fā)明的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，含有40mol％至70mol％的p2o5；

作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，該玻璃含有65mol％至70mol％的p2o5；

該玻璃在近紅外半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)下，觀(guān)測(cè)到半高寬超過(guò)250nm的超寬帶近紅外發(fā)光；

作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，該玻璃在近紅外半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)下，觀(guān)測(cè)到半高寬280nm的超寬帶近紅外發(fā)光。

本發(fā)明提供一種鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃的制備方法，其中包括下列步驟：

1.一種鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，其特征在含有40mol％至70mol％的p2o5。

2.按權(quán)利要求1所述的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，其特征在該玻璃含有65mol％至70mol％的p2o5。

3.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，其特征在于在近紅外半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)下，觀(guān)測(cè)到半高寬超過(guò)250nm的超寬帶近紅外發(fā)光。

4.如權(quán)利要求3所述的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，其特征在于在近紅外半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)下，觀(guān)測(cè)到半高寬280nm的超寬帶近紅外發(fā)光。

5.一種鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃的制備方法，其特征在于：

(1)按照化學(xué)組成(摩爾百分比)：xmol％(amol％sio2-bmol％al2o3-cmol％cao-emol％bi2o3)-(100-x)mol％(dmol％p2o5-bmol％al2o3-emol％bi2o3)，x＝(10-50)分別確定硅酸鹽玻璃原料和磷酸鹽玻璃原料總質(zhì)量；

(2)根據(jù)硅酸鹽玻璃原料總質(zhì)量，并按照化學(xué)組成(摩爾百分比)amol％sio2-bmol％al2o3-cmol％cao-emol％bi2o3，a＝(60-80)，b＝(1-20)，c＝(1-20)，e＝(1-5)，配置硅酸鹽玻璃原料，放入球磨機(jī)中攪拌1小時(shí)進(jìn)行混料；

(3)根據(jù)磷酸鹽玻璃原料總質(zhì)量，并按照化學(xué)組成(摩爾百分比)dmol％p2o5-bmol％al2o3-emol％bi2o3，d＝(80-100)，b＝(1-20)，e＝(1-5)，配置磷酸鹽玻璃原料，放入球磨機(jī)中攪拌1小時(shí)進(jìn)行混料；

(4)將上述兩種混合料分別放入兩個(gè)坩堝中，在300～800℃的爐膛中預(yù)熱60-180min；

(5)將預(yù)熱好的原料轉(zhuǎn)移到1500～1700℃的爐膛中，在裝有磷酸鹽玻璃原料的坩堝上加蓋子；

(6)融制60～150min后在爐膛內(nèi)將硅酸鹽的玻璃原液傾倒入磷酸鹽原液中，或?qū)⒘姿猁}的玻璃原液倒入硅酸鹽的玻璃原液中，攪拌5～30s；

(7)隨后澆筑在預(yù)熱過(guò)的銅板上，壓制成1～3mm厚度的薄片，最后放入400～600℃的爐膛中退火120～240min，隨爐冷卻降至室溫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：采用此方法可制備高p2o5比例、高透過(guò)的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，該玻璃具有較高的熒光半高寬，通過(guò)新方法制備的鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃有望應(yīng)用在超寬帶近紅外光纖激光器以及可調(diào)諧近紅外光纖激光器等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)高溫熔融法磷硅酸鹽玻璃制備工藝示意圖

圖2為本發(fā)明新型磷硅酸鹽玻璃制備工藝示意圖

圖3為本發(fā)明制備鉍摻雜硅磷酸鹽玻璃實(shí)施例1-4實(shí)物圖

圖4為本發(fā)明鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃在近紅外半導(dǎo)體激光器激發(fā)下的發(fā)射光譜圖

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限制在這些實(shí)例。

實(shí)施例1：50(65sio2-9al2o3-25cao-1bi2o3)-50(82p2o5-17al2o3-1bi2o3)

制備方法：按照上述摩爾配比，分別稱(chēng)取硅酸鹽和磷酸鹽基質(zhì)玻璃原料16g和34g，共50g，其中p2o5占比為41mol.％，分別放入球磨機(jī)中攪拌1小時(shí)，隨后放入兩個(gè)坩堝中，在600℃的爐膛中預(yù)熱60min。將預(yù)熱好的原料轉(zhuǎn)移到1600℃的爐膛中，裝有磷酸鹽玻璃原料的坩堝上加蓋子。融制120min，隨后在爐膛內(nèi)將硅酸鹽的玻璃原液傾倒入磷酸鹽原液中，或?qū)⒘姿猁}原液傾倒入硅酸鹽玻璃原液中，攪拌10s，澆筑在500℃預(yù)熱過(guò)的銅板上，壓制成3mm厚度的薄片。放入500℃的爐膛中退火180min，隨爐冷卻降至室溫。切割成10×10×1mm的薄片后對(duì)表面進(jìn)行拋光。對(duì)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，其中，圖3左一為制備玻璃的實(shí)物圖；圖4為樣品在近紅外半導(dǎo)體激光器激發(fā)下的熒光光譜，其熒光半高寬為251nm。

實(shí)例2：40(65sio2-10al2o3-25cao-1bi2o3)-60(82p2o5-18al2o3-1bi2o3)

制備方法：按照上述摩爾配比，分別稱(chēng)取硅酸鹽和磷酸鹽基質(zhì)玻璃原料12g和38g，共50g，其中p2o5占比為49.2mol.％，按與實(shí)施例1相同的方法制備鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，獲得最終產(chǎn)物。對(duì)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，其中，圖3左二為制備的玻璃實(shí)物圖；圖4為該樣品在近紅外半導(dǎo)體激光器激發(fā)下的熒光光譜，其熒光半高寬為255nm。

實(shí)例3：30(65sio2-10al2o3-25cao-1bi2o3)-70(82p2o5-18al2o3-1bi2o3)

制備方法：按照上述摩爾配比，分別稱(chēng)取硅酸鹽和磷酸鹽基質(zhì)玻璃原料8g和42g，共50g，其中p2o5占比為57.4mol.％，按與實(shí)施例1相同的方法制備鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，獲得最終產(chǎn)物。對(duì)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，其中，圖3左三為制備的玻璃實(shí)物圖；圖4為該樣品在近紅外半導(dǎo)體激光器激發(fā)下的熒光光譜，其熒光半高寬為265nm。

實(shí)例4：20(65sio2-10al2o3-25cao-1bi2o3)-80(82p2o5-18al2o3-1bi2o3)

制備方法：按照上述摩爾配比，分別稱(chēng)取硅酸鹽和磷酸鹽基質(zhì)玻璃原料5g和45g，共50g，其中p2o5占比為65.6mol.％，按與實(shí)施例1相同的方法制備鉍摻雜磷硅酸鹽玻璃，獲得最終產(chǎn)物。對(duì)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，其中，圖3左四為制備的玻璃實(shí)物圖；圖4為該樣品在近紅外半導(dǎo)體激光器激發(fā)下的熒光光譜，其熒光半高寬為280nm。