[发明专利]一种纳米晶掺杂玻璃光纤及其制备方法

说明书

本发明属于光功能材料领域，公开了一种纳米晶掺杂玻璃光纤及其制备方法。所述方法为：(1)将除羟基的纳米晶分散在溶剂中，超声处理，得到纳米晶/溶剂；(2)将低熔点玻璃进行拉制，得到玻璃丝；(3)将玻璃丝依次排列于模具中，每排满一层，涂一层纳米晶/溶剂，模具排满后，将涂有纳米晶/溶剂的玻璃丝进行烘干处理，通入保护性气体并进行保温处理，再置于热压炉中进行热压处理，得到玻璃体；(4)将玻璃体沿着垂直于玻璃丝轴向的方向进行切割，抛光加工成圆柱形玻璃棒，再进行拉丝处理，得到纳米晶掺杂玻璃光纤。本发明可有效去除光纤中气泡，羟基；所制备的光纤热稳定好，纳米晶排布均匀可控，提高了光纤的发光强度以及量子效率。

技术领域

本发明属于光功能材料领域，特别涉及一种纳米晶掺杂玻璃光纤及其制备方法。

背景技术

无机发光材料有发光晶体材料、发光玻璃和发光纳米晶掺杂玻璃三类。目前，制备纳米晶掺杂玻璃的方法主要有：溶胶-凝胶法、熔融热处理法、气相沉积法、离子注入法和射频磁控溅射法等。这些方法都存在着纳米晶尺寸和含量的可控性差等问题，很难制备得到光学性能可控的纳米晶掺杂玻璃。另外，目前的光纤拉制的纳米晶掺杂玻璃主要是通过玻璃热处理得到纳米晶相，但在光纤的拉制过程中，纳米晶极易会发生二次生长，从而影响了纳米晶在光纤中的可控生长及分布。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种纳米晶掺杂玻璃光纤的制备方法。本发明的制备方法可有效去除光纤中气泡，羟基，得到一种纳米晶分布较为均匀可控的纳米晶掺杂的玻璃光纤。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的纳米晶掺杂玻璃光纤。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种纳米晶掺杂玻璃光纤的制备方法，包括以下步骤:

(1)将荧光纳米晶分散于溶剂中，并进行超声处理，得到纳米晶/溶剂；

(2)将低熔点玻璃拉制成玻璃丝，得到玻璃丝；

(3)将玻璃丝依次排列于模具中，每排满一层，涂一层纳米晶/溶剂，模具排满后，将涂有纳米晶/溶剂的玻璃丝进行烘干处理，然后通入保护性气体并进行保温处理，再置于热压炉中进行热压处理，得到玻璃体；

(4)将玻璃体沿着垂直于玻璃丝轴向的方向进行切割，然后抛光加工成圆柱形玻璃棒，再将玻璃棒进行拉丝处理，得到纳米晶掺杂玻璃光纤，所述纳米晶掺杂玻璃光纤沿着轴向方向呈玻璃点-纳米晶点-玻璃点-…-纳米晶点-玻璃点的均匀排列。

步骤(1)中所述溶剂为易挥发并不含羟基的溶剂，所述溶剂优选为环己烷；所述超声处理的功率为60～80KHz，超声时间为2～4h。所述荧光纳米晶与溶剂的质量体积比为1g：(30-70)mL。

步骤(1)中所述荧光纳米晶为YOF:Er，ZeSe等；步骤(2)中所述低熔点玻璃是指熔点为500～700℃的玻璃，优选为碲酸盐玻璃。所述碲酸盐玻璃的摩尔百分比组成为TeO₂:30％-70％，ZnO₂：5％-50％，K₂O:20％-40％，各组分的总量和为100％。

步骤(2)中所述拉制的温度为700～1000℃，拉制的速度为1～4mm/min；玻璃丝的直径为1～5mm。

步骤(3)中所述烘干处理的温度为70～105℃，时间为2～4h。所述保温处理的温度为400～600℃，时间为2～4h。所述热压处理的温度为600～800℃，压力为30～50MPa，热压处理的时间为3～5h。所述保护性气体为氦气。

步骤(4)中所述拉丝处理的温度为700～1000℃，拉丝处理的速度为1～4mm/min。所述纳米晶掺杂玻璃光纤的直径为1～2mm。