高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高熱導(dǎo)率的憐酸鹽欽玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002] 高功率激光裝置的發(fā)展是新能源開發(fā)和科學(xué)技術(shù)研究的重要組成部分。為了提高 裝置功率和重復(fù)率，需要具有優(yōu)異激光性能、熱和機械性質(zhì)的激光介質(zhì)。為了提高重復(fù)運轉(zhuǎn) 頻率，運類激光器還要求激光材料具有很強的抗熱沖擊能力。
[0003]熱導(dǎo)率是評估激光介質(zhì)的一個重要指標。大的熱導(dǎo)率有助于介質(zhì)材料在激光運行 過程中熱量的散出，可W有效減小激光工作中的熱透鏡效應(yīng)和熱致雙折射效應(yīng)，從而提高 光束質(zhì)量和腔的穩(wěn)定性。同時還可W防止介質(zhì)在激光運行過程中過熱而造成損傷。因此高 的熱導(dǎo)率是高功率激光器中激光介質(zhì)的必備條件。
[0004]目前，憐酸鹽欽玻璃熱導(dǎo)率大約為0. 4~0. 6W/m·K，該參數(shù)是限制欽玻璃更廣泛 應(yīng)用的瓶頸因素之一。為了適應(yīng)高功率激光裝置發(fā)展需求，急需發(fā)展具有更大熱導(dǎo)率的具 備強抗熱沖擊性能的激光玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱導(dǎo)率為0. 6-1. 2W/m·K的憐酸鹽欽玻 璃。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高熱導(dǎo)率憐酸鹽欽玻璃，其重量百分 比組成含有：P205:50-80%;刷2〇3:1-7%;BaO、MgO和化0的總含量為：1-10%;Y203、1曰2〇3 和佩2〇5的總含量為：1-10% ;Al2〇3:2-l〇%。
[0007] 進一步的，還含有：Ti〇2:〇-10% ;Li 2〇、化2〇和K2O的總含量為：0-5%。
[0008]進一步的，其中：P205:55-80%。
[0009] 進一步的，其中：Ba0、Mg0和化0的總含量為：2-10%。
[0010] 進一步的，其中：Al2〇3:3-10%。
[0011] 進一步的，其中：Y2〇3、La2〇3和佩2〇5的總含量為：2-10%。
[0012] 進一步的，其中：Nd2〇3:l-6%。
[001引 進一步的，其中：Ti02:2-10%。
[0014] 進一步的，其中山2〇、化2〇和K2O的總含量為：2-5%。
[0015] 進一步的，所述玻璃的熱導(dǎo)率為0. 6-1. 2W/m·K;折射率為1. 4-1. 7;巧光壽命為 300-360US;受激發(fā)射截面σ (10-20cm2)為2. 5-4.9。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：通過合理的組分配比，使得本發(fā)明的憐酸鹽欽玻璃的 熱導(dǎo)率為0. 6-1.2W/m.K、折射率為1. 4-1. 7、巧光壽命為300-360US、受激發(fā)射截面 σ (1〇-20細2)為2. 5-4.9。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明的玻璃配方中通過引入熱導(dǎo)率較大的二價堿±金屬氧化物MgO、化0、BaO 中的一種或多種，同時還可W引入熱導(dǎo)率較大的一價堿金屬氧化物L(fēng)i2〇、Na2〇、K2O,W增加 憐酸鹽欽玻璃的熱導(dǎo)率；通過引入Ti化可W提高光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有提高玻 璃的耐化學(xué)性和抗失透性的作用；同時，在不明顯影響玻璃受激發(fā)射截面的前提下，適當(dāng)引 入Al2〇3不僅可W提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，還可W提高憐酸鹽玻璃的熱導(dǎo)率。
[0018] 激光玻璃的基質(zhì)成分集中于元素周期表中。主要可分為娃酸鹽、棚酸鹽、憐酸鹽及 氣憐酸鹽四個系統(tǒng)。憐酸鹽玻璃由于其聲子能量適中、對稀±離子溶解度高、稀±離子在其 中的光譜性能好、對銷金離子的溶解度高、非線性系數(shù)小，成為ICF裝置中廣泛使用的激光 玻璃介質(zhì)。
[0019] 激光玻璃中必須有激活離子，激活離子的發(fā)光機構(gòu)中必需有亞穩(wěn)態(tài)，形成Ξ能級 或四能級機構(gòu)；并要求亞穩(wěn)態(tài)有較長壽命，使粒子數(shù)易于積累達到反轉(zhuǎn)。目前已在玻璃中產(chǎn) 生激光的各種激活離子，WNcT離子最佳，其為四能級機構(gòu)，激光躍遷的終態(tài)與基態(tài)能級的 間距約為1950畑1。
[0020] 憐酸鹽激光欽玻璃的發(fā)射躍遷幾率Arad大的原因是NcT配位場的非對稱性。娃 酸鹽玻璃的陽離子電場愈強，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的變形和Ν(Τ配位場的非對稱性愈大；與此相反，由 于憐酸鹽玻璃的陽離子的作用是進行鏈連接的，因此陽離子電場越弱，鏈連接狀排列愈不 規(guī)則，Ν(Τ周圍的配位場的非對稱性也就愈大。因此，在不明顯降低熱導(dǎo)率的前提下，引入 一定量的陽離子電場弱的Nb2〇5、Y2〇3、La2〇3等氧化物，可W顯著提高欽玻璃的發(fā)射躍遷幾率 Arad,從而提高欽玻璃的受激發(fā)射截面。
[00川 實施例：
[0022] 本發(fā)明實施例1~15所提供的光學(xué)玻璃按照如下方法制備：
[0023] 將實施例1~15中的玻璃組分所對應(yīng)的原料按比例稱量，充分混合后加入銷金相 蝸內(nèi)，在900~1400°C下烙化、澄清、均化后降溫；在900~1200°C左右將烙融玻璃誘注入 預(yù)熱后的金屬模具；將注入預(yù)熱后的金屬模具的烙融玻璃同金屬模具一起放入退火爐內(nèi)徐 冷退火后得到憐酸鹽欽玻璃，測試憐酸鹽欽玻璃的相關(guān)性能參數(shù)如表1所示。
[0024]表1
[00巧]
[0026]
【主權(quán)項】
1. 高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其重量百分比組成含有：PA:50-80%;Nd203: 1- 7% ;BaO、MgO和ZnO的總含量為：1-10% ;Y203、La203和Nb205的總含量為：1-10% ;A1 203: 2- 10%〇2. 如權(quán)利要求1所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，還含有：TiO2:0-10 % ; Li20、Na20和K20的總含量為：0-5 %。3. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：Ρ205:55-80%。4. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：BaO、MgO和ΖηΟ 的總含量為：2-10%。5. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：A1 203:3-10%。6. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：Y203、La203和 Nb205的總含量為：2-10%。7. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：Nd203:l-6%。8. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：TiO2:2-10%。9. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，其中：Li20、Na20和 K20的總含量為：2-5%。10. 如權(quán)利要求1或2所述的高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其特征在于，所述玻璃的熱導(dǎo)率 為0. 6-1. 2W/m·Κ;折射率為1. 4-1. 7 ;焚光壽命為300-360us;受激發(fā)射截面σ(10-20cm2) 為 2· 5-4. 9。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱導(dǎo)率為0.6-1.2W/m·K的磷酸鹽釹玻璃。高熱導(dǎo)率磷酸鹽釹玻璃，其重量百分比組成含有：P2O5：50-80％；Nd2O3：1-7％；BaO、MgO和ZnO的總含量為：1-10％；Y2O3、La2O3和Nb2O5的總含量為：1-10％；Al2O3：2-10％。本發(fā)明通過合理的組分配比，得到一種高熱導(dǎo)率的磷酸鹽釹玻璃，折射率為1.4-1.7、熒光壽命為300-360us、受激發(fā)射截面σ(10-20cm2)為2.5-4.9。
【IPC分類】C03C4/00, C03C3/17
【公開號】CN105347674
【申請?zhí)枴緾N201510811066
【發(fā)明人】蘇學(xué)劍, 莫大洪, 于天來
【申請人】成都光明光電有限責(zé)任公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月19日