本發明涉(she)及玻璃領域，尤其(qi)涉(she)及一種堿金屬鎵酸鹽玻璃及其(qi)制備方法。

背景技術：

近年來，隨著光通(tong)信技術的發(fa)展和光電子器件的廣泛應用以(yi)及(ji)集成光學概念的提出，現在(zai)用于波分復用(wavelengthdivisionmultiplexing,wdm)技術傳輸(shu)系統的摻鉺石(shi)英(ying)基光纖放(fang)大(da)器(edfa)放(fang)大(da)的c波段(1530-1565nm)己不能滿(man)足高速(su)大(da)容量通(tong)訊(xun)傳輸(shu)要求(qiu)。因此具有較好的光吸收及(ji)發(fa)射特(te)性和較好的熱穩定的光學玻璃(li)成為(wei)人們(men)研究的熱點之一。

er³⁺離(li)子摻雜(za)的(de)碲酸鹽玻璃(li)(li)雖具有較(jiao)(jiao)寬(kuan)的(de)放(fang)大增益帶(dai)寬(kuan)（1530-1610nm），但(dan)其(qi)化學穩定性(xing)較(jiao)(jiao)差。氟化物(wu)玻璃(li)(li)和(he)硫化物(wu)玻璃(li)(li)雖然也(ye)具有較(jiao)(jiao)寬(kuan)的(de)放(fang)大增益帶(dai)寬(kuan)，但(dan)是其(qi)穩定性(xing)和(he)制作(zuo)條件苛刻，工藝較(jiao)(jiao)為復雜(za)。

康(kang)寧公司的j.c.lapp制作(zuo)的鉍(bi)鎵酸鹽玻璃(k2o–bi2o3–ga2o3)紅外透過范圍可到7μm左右，但是其轉變溫度tg=379°c、結晶溫度tx=459°c，它們之(zhi)間差δt=80°c，熱穩(wen)定性相對較差。

隨著(zhu)光(guang)(guang)波(bo)導(dao)技術和光(guang)(guang)電子(zi)器件等的(de)發展，具有較寬(kuan)的(de)放大增益特性和較好的(de)熱穩定的(de)光(guang)(guang)學玻(bo)璃(li)越(yue)來(lai)越(yue)為人們所關(guan)注。玻(bo)璃(li)基光(guang)(guang)波(bo)導(dao)在光(guang)(guang)通信及相關(guan)領(ling)域有著(zhu)廣泛(fan)的(de)應(ying)用，例如傳感器、星形耦(ou)合器、光(guang)(guang)開(kai)關(guan)、光(guang)(guang)波(bo)導(dao)激光(guang)(guang)器及光(guang)(guang)波(bo)導(dao)放大器等。

現有的(de)光學(xue)(xue)玻(bo)璃(li)(li)都有各自的(de)缺點，重金屬(shu)氟化物(wu)(wu)玻(bo)璃(li)(li)在制作大尺寸或厚樣品時容(rong)易(yi)析晶，氟化物(wu)(wu)玻(bo)璃(li)(li)和硫(liu)化物(wu)(wu)玻(bo)璃(li)(li)的(de)化學(xue)(xue)穩定性較差，其制作工(gong)藝(yi)也較復雜。因此探索(suo)新型的(de)光學(xue)(xue)玻(bo)璃(li)(li)具有重要的(de)現實意義(yi)。

技術實現要素：

本發明針對現有(you)技(ji)術(shu)的不足(zu)，提供(gong)一種熱穩定(ding)性好、制(zhi)作工藝簡單的堿(jian)金屬鎵酸鹽玻璃及其(qi)制(zhi)備方法。

本發明的一種(zhong)堿金屬鎵酸鹽(yan)玻璃(li)，其(qi)主要成分(fen)為ga2o3、la2o3、na2o；其(qi)摩爾份數(shu)組成如(ru)下(xia)：

ga2o365~69

la2o311~23

na2o12~20。

進一步，上述(shu)堿金屬鎵酸鹽玻璃組分(fen)還可以摻雜1摩(mo)爾份數(shu)的er2o3或tm2o3。

進(jin)一步，所述堿金屬鎵酸鹽紅外(wai)光學玻璃的制(zhi)備方法，包括以下步驟：

（1）將各組分粉末混合均勻，加熱到1500℃-1600℃，并保持2～4小時；

（2）將熔體倒(dao)入模(mo)子(zi)中，自然冷卻(que)；

（3）成型的玻璃樣品退火，在700℃～750℃溫度(du)下保持20～30小時(shi)，然后(hou)降(jiang)溫至室溫。

作為(wei)優(you)選，步驟（1）中，混合均勻后的組分移至鉑金坩堝，通過電爐加熱。

步驟（2）中(zhong)，所述模子為不銹(xiu)鋼模子。

步驟（3）中，將成型玻璃樣品放入馬弗爐中退火。

與現有技術相(xiang)比，本(ben)發明具有以(yi)下有益(yi)效果(guo)：

（1）本發明(ming)的玻(bo)璃有較(jiao)好的光吸收特性；

（2）良好的化(hua)學穩定性；

（3）折射率(lv)可達1.7-1.8；

（3）la2o3的(de)加入，可(ke)以提高其(qi)他稀土離子的(de)溶解度，減小稀土離子的(de)濃度淬滅，在光(guang)放大方面(mian)有著極其(qi)重要的(de)意義。

（4）本發明的玻璃可應用于光(guang)(guang)波導(dao)、光(guang)(guang)通信等光(guang)(guang)學領域。

附圖說明

圖(tu)1為(wei)本發(fa)明實施例(li)3的吸收光譜圖(tu)。

圖2為本發明(ming)實(shi)施例3的1.5μm處熒(ying)光(guang)光(guang)譜(pu)圖。

圖(tu)3為本發明(ming)實施例4的吸收光譜圖(tu)。

圖(tu)(tu)4為(wei)本發明實施例4的1.45μm處熒光光譜(pu)圖(tu)(tu)。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fa)明作進一步的說(shuo)明。

實施例1

1）各(ge)成分(fen)摩爾(er)組分(fen)為(wei)：65%ga2o3，23%la2o3，12%na2o；

2）稱(cheng)取(qu)總量為50克(ke)，將其在研缽中(zhong)混合(he)均勻；

3）將2）中(zhong)混(hun)合均勻的粉末(mo)移至(zhi)鉑(bo)金(jin)坩堝(guo)中(zhong)，放(fang)近電爐中(zhong)加熱(re)至(zhi)1550℃，并(bing)保持(chi)4小時；

4）將熔(rong)體倒入(ru)不銹鋼模子中(zhong)，自(zi)然冷(leng)卻，然后(hou)放入(ru)馬弗爐中(zhong)退火，退火過(guo)程采用程序控制，在700℃溫(wen)(wen)度下(xia)保持24小時(shi)，然后(hou)降溫(wen)(wen)至室溫(wen)(wen)；

5）將玻璃樣(yang)品經(jing)切割、精磨、拋光為20×20×2mm樣(yang)品。

6）采用(yong)meticonmodel2010prismcoupler波導分析儀測試其折射(she)率為(wei)1.72。

實施例2

各成(cheng)分摩爾組分為：69%ga2o3，11%la2o3，20%na2o；

按實施例1制(zhi)備(bei)方法，步驟3）的(de)溫度控(kong)制(zhi)在(zai)1600℃，并保持2個小(xiao)時；步驟4）中退火(huo)溫度為(wei)750℃，保持20小(xiao)時。得到的(de)紅外光學玻璃(li)的(de)折射率(lv)為(wei)1.74。

實施例3

各成分摩爾組分為：64%ga2o3，23%la2o3，12%na2o，摻(chan)1%er2o3。；

按實施例1制備方(fang)法(fa)，得(de)到的(de)紅外光(guang)(guang)(guang)學(xue)玻璃(li)的(de)折射率為1.73，采用(yong)uv/vis/nirlambda9分光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)度計測試吸收光(guang)(guang)(guang)譜，如圖1所(suo)示。在980nm激光(guang)(guang)(guang)泵浦條件下,測試其1.5μm處熒(ying)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜圖如圖2所(suo)示。

實施例4

各成分(fen)摩爾組分(fen)為：68%ga2o3，11%la2o3，20%na2o，摻1%tm2o3；

按實(shi)施例2制備方法，得到的(de)紅外光(guang)學玻璃的(de)折射率為1.75，采(cai)用uv/vis/nirlambda9分光(guang)光(guang)度計(ji)測試吸收光(guang)譜，如圖(tu)3所示。在980nm激光(guang)泵浦(pu)條件下,測試其1.45μm處熒光(guang)光(guang)譜圖(tu)如圖(tu)4所示。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種堿金屬鎵酸鹽玻璃及其制備方法，該玻璃主要成分為：Ga2O3、La2O3、Na2O。其制備方法包括（1）將各組分粉末混合均勻，加熱到1550℃?1600℃，并保持2～4小時；（2）將熔體倒入模子中，自然冷卻；（3）成型的玻璃樣品退火，在700℃～750℃溫度下保持20～30小時，然后降溫至室溫。本發明的玻璃有較好的光吸收及發射特性，好的熱穩定性，根據不同組分，折射率可達到1.7?1.8。其可應用于光波導、光通信等光學領域。

技術研發人員：滿石清;張寧
受保護的技術使用者：云南師范大學
技術研發日：2017.05.26
技術公布日：2017.09.15