專利名稱：鉍摻雜鍺鋅硼基光學玻璃及其制備方法
技術領域：
本發明涉及光學玻璃，特別是一種摻鉍的鍺硼鋅基光學玻璃，該玻璃能夠發 近紅外通訊波段熒光，具有長的熒光壽命，寬的增益帶寬，適合作為增益介質 應用于光學放大器和/或激光器。
背景技術：
1998年3月4日，三菱電線工業株式會社的藤本靖等人申請了題為"摻秘 石英玻璃、光纖及光放大器制造方法"的專利(特許公開平11-29334)。他們利 用鉍交換的沸石作為分散介質，綜合sol-gel方法和高溫熔融法，空氣下制備 了摻五價鉍離子Bi"的石英玻璃、拉制出相應的光纖、實現了 800nm泵浦下的 1. 3um處的光放大。這種玻璃的熒光峰值位于1130nm附近，最大的熒光半高寬 為250nm，最大的熒光壽命為650 u s，受激發射截面大約為1. 0 X 10—2°cm2。 2001 年2月22日，藤本靖等人又申請了題為"光纖及光放大器"(特許公開 2002-252397 )，其基本的玻璃組成為Al203_Si02- Bi203，于1750。C空氣下熔 制，拉制出相應的光纖、實現了 0.8pm泵浦下的1.3 um處的光放大。2001 年12月13日，2002年6月18日，2002年12月—25日，日本板硝子株式會社 的岸本正一等連續申請了題為"紅色玻璃及其透明微晶玻璃"、"光放大玻璃光 纖"、"紅外發光材料及光放大介質"的專利(特許公開2003-183047， 2004-20994， 2003-283028)，其基本的玻璃組成為Al^-SiO^相應產品呈現紅 或棕紅色；紅色玻璃經晶化處理后其顏色未有明顯改變，但其耐熱性及機械強 度等性質明顯增強；用位于400-850nm區域的泵浦波長泵浦，能夠得到最強峰 位于1000-1600nm區間的熒光，并且能夠實現波長在1000 -1400nm間的光放大。 2001年，Fujimoto與Nakatsuka在Jpn. J. App. Phys. ， 40， (2001) L279 —
3文報道了在1760°C高溫下于空氣下制備五價鉍離子Bi'5+摻雜的Al必「Si02玻璃， 大量的氣泡存在使得其在紅外區的透過率降低至 30%左右，這在很大程度上限 制了這種Si02基玻璃的實際應用。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述石英玻璃的熔融溫度較高的缺點，提供一種摻 秘鍺鋅硼基光學玻璃及其制備方法，該玻璃熔融溫度相對于石英玻璃明顯降低， 因而熔融體的粘度降低、消除氣泡的影響就會更容易實現，而且具有覆蓋 1000nnTl600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學性能，有望在超寬帶光學放大器、 高功率激光器，可調諧激光器等技術領域得到應用。
本發明提供鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃，由下列摩爾百分比的組成 Ge02 25 40mol% B203 15 39mol% ZnO 35 59mol% Bi2030. l 5mol% 本發明提供的鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃通過下列工藝步驟制得-
(1) 、按下列配方備料后，然后在混合均勻。
Ge02 25 40mol% B203 15 39mol% ZnO 35 59mol% Bi2030. l 5mol%
(2) 、將上述混合料升溫至1250 1400。C，保溫45分鐘 3小時，使原料熔 融成液態；
(3) 、然后將上述熔體快速傾倒在一不銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平，轉 移到退火爐中，在550。C下退火3小時后，隨爐自然冷卻到室溫，取出即得該鉍摻雜鍺鋅硼基玻璃。
本發明與制備摻鉍離子的石英玻璃方法相比，具有如下突出的優點
該玻璃除了具有能夠覆蓋1000nnTl600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學性 能，其熔融溫度相對于石英玻璃明顯降低，玻璃熔制過程中熔融液體粘度降低， 因而熔融成型過程中玻璃中的缺陷和瑕疵(如氣泡等)相對于石英玻璃較少。
具體實施例方式
下面將結合實施例進一步闡明本發明的內容，但這些實例并不限制本發明的 保護范圍。 實施例l
(1) 、按摩爾百分比組成40 Ge02 - 15B203 - 44. 9ZnO 2 - 0. lBi必， 稱取原料共20g，并將上述原料研磨混合均勻后，置入鉑金坩堝中；
(2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中放入1350°C的高溫爐中，加熱保溫60分
鐘，使原料熔融成液態，以便于徹底消除氣泡，然后將熔體快速傾倒在一塊不 銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平，轉移到退火爐中于55(fC下退火3小時后，隨 爐自然冷卻到室溫，取出即得具有紅外超寬帶發光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻 璃，該玻璃在800nm的激光泵浦下會產生熒光，熒光中心位于1300nm附近，熒 光半高寬超過200nm。 實施例2
(1) 、按摩爾百分比組成30Ge02 - 25B203 — -44ZnO 2 - lBi203，稱取原 料共20g，并將上述原料研磨混合均勻后，置入鉑金坩堝中；
(2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中放入置于1300°C的高溫爐中，加熱保溫120 分鐘，使原料熔融成液態，以便于徹底消除氣泡，然后將熔體快速傾倒在一塊 不銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平，轉移到退火爐中于550°C下退火3小時后， 隨爐自然準卻到室溫，取出即得具有紅外超寬帶發光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻璃，該玻璃在800nm的激光泵浦下會產生熒光，熒光中心位于1300nm附近， 熒光半高寬超過250nm。
(1) 、按摩爾百分比組成25 GeO廣45B203 - 25Zn0 2 — 5Bi203，稱取原 料共20g，并將上述原料研磨混合均勻后，置入鉑金坩堝中；
(2) 、將上述裝料的鉑金坩堝中置于1450°C的高溫爐中，加熱保溫45分 鐘，使原料熔融成液態，以便于徹底消除氣泡，然后將熔體快速傾倒在一塊不 銹鋼板上并用另一塊鋼板壓平，轉移到退火爐中于55(TC下退火3小時后i隨 爐自然冷卻到室溫，取出即得具有紅外超寬帶發光性能的鉍摻雜的鍺鋅硼基玻 璃，該玻璃在800nm的激光泵浦下會產生熒光，熒光中心位于1300nm附近，熒 光半高寬超過250nm。
權利要求
1、一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學玻璃，其特征在于該玻璃的摩爾百分比組成如下GeO2 25～40mol％B2O3 15～39mol％ZnO 35～59mol％Bi2O3 0.1～5mol％。
2、根據權利要求1所述一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學玻璃的制備方法，其特征在于通過下列工藝步驟制得(1) 、根據玻璃組成和含量，按Ge02: 25~40; B203: 15 39; ZnO: 35 59; Bi203: 0.1 5配比稱量各原料，然后研磨混合均勻；(2) 、將上述混合料在1300~1450°C，保溫45-120分鐘，使原料熔融成液 態，然后澆鑄到金屬平板上并壓平；(3) 、將得到的玻璃轉移到退火爐中550°C退火處理3小時，隨爐自然冷 卻到室溫，得到鉍摻雜的鍺鋅硼玻璃。
全文摘要
本發明提供一種鉍摻雜鍺鋅硼基光學玻璃及其制備方法。其特征在于該玻璃的摩爾百分比組成如下GeO<sub>2</sub>25～40；B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>15～39；ZnO35～65；Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0.1～5；該玻璃熔融溫度相對與石英玻璃明顯降低，具有能夠覆蓋1000nm～1600nm范圍通訊波段的超寬帶的光學性能，有望在超寬帶光學放大器、高功率激光器，可調諧激光器等技術領域得到應用。
文檔編號C03C3/253GK101508526SQ20091009418
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者宋志國, 邱建備 申請人:昆明理工大學