[发明专利]一种碱金属镓酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃领域，尤其涉及一种碱金属镓酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

近年来，随着光通信技术的发展和光电子器件的广泛应用以及集成光学概念的提出，现在用于波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术传输系统的掺铒石英基光纤放大器 (EDFA) 放大的C波段 (1530-1565 nm) 己不能满足高速大容量通讯传输要求。因此具有较好的光吸收及发射特性和较好的热稳定的光学玻璃成为人们研究的热点之一。

Er³⁺离子掺杂的碲酸盐玻璃虽具有较宽的放大增益带宽（1530-1610 nm），但其化学稳定性较差。氟化物玻璃和硫化物玻璃虽然也具有较宽的放大增益带宽，但是其稳定性和制作条件苛刻，工艺较为复杂。

康宁公司的J. C. Lapp制作的铋镓酸盐玻璃 (K₂O–Bi₂O₃–Ga₂O₃ )红外透过范围可到7μm左右，但是其转变温度Tg=379 °C、结晶温度Tx =459 °C，它们之间差ΔT=80°C，热稳定性相对较差。

随着光波导技术和光电子器件等的发展，具有较宽的放大增益特性和较好的热稳定的光学玻璃越来越为人们所关注。玻璃基光波导在光通信及相关领域有着广泛的应用，例如传感器、星形耦合器、光开关、光波导激光器及光波导放大器等。

现有的光学玻璃都有各自的缺点，重金属氟化物玻璃在制作大尺寸或厚样品时容易析晶，氟化物玻璃和硫化物玻璃的化学稳定性较差，其制作工艺也较复杂。因此探索新型的光学玻璃具有重要的现实意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种热稳定性好、制作工艺简单的碱金属镓酸盐玻璃及其制备方法。

本发明的一种碱金属镓酸盐玻璃，其主要成分为Ga₂O₃、La₂O₃、Na₂O；其摩尔份数组成如下：

Ga₂O₃65~69

La₂O₃11~23

Na₂O 12~20。

进一步，上述碱金属镓酸盐玻璃组分还可以掺杂1摩尔份数的 Er₂O₃或Tm₂O₃。

进一步，所述碱金属镓酸盐红外光学玻璃的制备方法，包括以下步骤：

（1）将各组分粉末混合均匀，加热到1500℃-1600℃，并保持2～4小时；

（2）将熔体倒入模子中，自然冷却；

（3）成型的玻璃样品退火，在700℃～750℃温度下保持20～30小时，然后降温至室温。

作为优选，步骤（1）中，混合均匀后的组分移至铂金坩埚，通过电炉加热。

步骤（2）中，所述模子为不锈钢模子。

步骤（3）中，将成型玻璃样品放入马弗炉中退火。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的玻璃有较好的光吸收特性；

（2）良好的化学稳定性；

（3）折射率可达1.7-1.8；

（3）La2O3的加入，可以提高其他稀土离子的溶解度，减小稀土离子的浓度淬灭，在光放大方面有着极其重要的意义。

（4）本发明的玻璃可应用于光波导、光通信等光学领域。

附图说明

图1为本发明实施例3的吸收光谱图。

图2为本发明实施例3的1.5μm处荧光光谱图。

图3为本发明实施例4的吸收光谱图。

图4为本发明实施例4的1.45μm处荧光光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

1）各成分摩尔组分为：65% Ga2O3，23% La2O3，12% Na2O ；

2）称取总量为50克，将其在研钵中混合均匀；

3）将2）中混合均匀的粉末移至铂金坩埚中，放近电炉中加热至1550℃，并保持4小时；

4）将熔体倒入不锈钢模子中，自然冷却，然后放入马弗炉中退火，退火过程采用程序控制，在700 ℃温度下保持24小时，然后降温至室温；