本發(fā)明涉及玻璃領(lǐng)域，尤其涉及一種堿金屬鎵酸鹽玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著光通信技術(shù)的發(fā)展和光電子器件的廣泛應(yīng)用以及集成光學(xué)概念的提出，現(xiàn)在用于波分復(fù)用(wavelengthdivisionmultiplexing,wdm)技術(shù)傳輸系統(tǒng)的摻鉺石英基光纖放大器(edfa)放大的c波段(1530-1565nm)己不能滿足高速大容量通訊傳輸要求。因此具有較好的光吸收及發(fā)射特性和較好的熱穩(wěn)定的光學(xué)玻璃成為人們研究的熱點(diǎn)之一。

er³⁺離子摻雜的碲酸鹽玻璃雖具有較寬的放大增益帶寬（1530-1610nm），但其化學(xué)穩(wěn)定性較差。氟化物玻璃和硫化物玻璃雖然也具有較寬的放大增益帶寬，但是其穩(wěn)定性和制作條件苛刻，工藝較為復(fù)雜。

康寧公司的j.c.lapp制作的鉍鎵酸鹽玻璃(k2o–bi2o3–ga2o3)紅外透過(guò)范圍可到7μm左右，但是其轉(zhuǎn)變溫度tg=379°c、結(jié)晶溫度tx=459°c，它們之間差δt=80°c，熱穩(wěn)定性相對(duì)較差。

隨著光波導(dǎo)技術(shù)和光電子器件等的發(fā)展，具有較寬的放大增益特性和較好的熱穩(wěn)定的光學(xué)玻璃越來(lái)越為人們所關(guān)注。玻璃基光波導(dǎo)在光通信及相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如傳感器、星形耦合器、光開(kāi)關(guān)、光波導(dǎo)激光器及光波導(dǎo)放大器等。

現(xiàn)有的光學(xué)玻璃都有各自的缺點(diǎn)，重金屬氟化物玻璃在制作大尺寸或厚樣品時(shí)容易析晶，氟化物玻璃和硫化物玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性較差，其制作工藝也較復(fù)雜。因此探索新型的光學(xué)玻璃具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱穩(wěn)定性好、制作工藝簡(jiǎn)單的堿金屬鎵酸鹽玻璃及其制備方法。

本發(fā)明的一種堿金屬鎵酸鹽玻璃，其主要成分為ga2o3、la2o3、na2o；其摩爾份數(shù)組成如下：

ga2o365~69

la2o311~23

na2o12~20。

進(jìn)一步，上述堿金屬鎵酸鹽玻璃組分還可以摻雜1摩爾份數(shù)的er2o3或tm2o3。

進(jìn)一步，所述堿金屬鎵酸鹽紅外光學(xué)玻璃的制備方法，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(shí)；

（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(shí)，然后降溫至室溫。

作為優(yōu)選，步驟（1）中，混合均勻后的組分移至鉑金坩堝，通過(guò)電爐加熱。

步驟（2）中，所述模子為不銹鋼模子。

步驟（3）中，將成型玻璃樣品放入馬弗爐中退火。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明的玻璃有較好的光吸收特性；

（2）良好的化學(xué)穩(wěn)定性；

（3）折射率可達(dá)1.7-1.8；

（3）la2o3的加入，可以提高其他稀土離子的溶解度，減小稀土離子的濃度淬滅，在光放大方面有著極其重要的意義。

（4）本發(fā)明的玻璃可應(yīng)用于光波導(dǎo)、光通信等光學(xué)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例3的吸收光譜圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例3的1.5μm處熒光光譜圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例4的吸收光譜圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的1.45μm處熒光光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

1）各成分摩爾組分為：65%ga2o3，23%la2o3，12%na2o；

2）稱取總量為50克，將其在研缽中混合均勻；

3）將2）中混合均勻的粉末移至鉑金坩堝中，放近電爐中加熱至1550℃，并保持4小時(shí)；

4）將熔體倒入不銹鋼模子中，自然冷卻，然后放入馬弗爐中退火，退火過(guò)程采用程序控制，在700℃溫度下保持24小時(shí)，然后降溫至室溫；

5）將玻璃樣品經(jīng)切割、精磨、拋光為20×20×2mm樣品。

6）采用meticonmodel2010prismcoupler波導(dǎo)分析儀測(cè)試其折射率為1.72。

實(shí)施例2

各成分摩爾組分為：69%ga2o3，11%la2o3，20%na2o；

按實(shí)施例1制備方法，步驟3）的溫度控制在1600℃，并保持2個(gè)小時(shí)；步驟4）中退火溫度為750℃，保持20小時(shí)。得到的紅外光學(xué)玻璃的折射率為1.74。

實(shí)施例3

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

按實(shí)施例1制備方法，得到的紅外光學(xué)玻璃的折射率為1.73，采用uv/vis/nirlambda9分光光度計(jì)測(cè)試吸收光譜，如圖1所示。在980nm激光泵浦條件下,測(cè)試其1.5μm處熒光光譜圖如圖2所示。

實(shí)施例4

各成分摩爾組分為：68%ga2o3，11%la2o3，20%na2o，摻1%tm2o3；

按實(shí)施例2制備方法，得到的紅外光學(xué)玻璃的折射率為1.75，采用uv/vis/nirlambda9分光光度計(jì)測(cè)試吸收光譜，如圖3所示。在980nm激光泵浦條件下,測(cè)試其1.45μm處熒光光譜圖如圖4所示。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)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(shí)；（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(shí)，然后降溫至室溫。本發(fā)明的玻璃有較好的光吸收及發(fā)射特性，好的熱穩(wěn)定性，根據(jù)不同組分，折射率可達(dá)到1.7?1.8。其可應(yīng)用于光波導(dǎo)、光通信等光學(xué)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：滿石清;張寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.09.15