[发明专利]一种采用玻璃材料基因方法预测激光玻璃性能的方法

说明书

本发明公开了一种采用玻璃材料基因方法预测激光玻璃性能的方法，将目标激光玻璃所对应相图中邻近激光玻璃组分的一致熔融玻璃态化合物作为激光玻璃“基因”，依据一致熔融玻璃态化合物的激光性能预测目标组分激光玻璃的激光性能，包括如下步骤：(1)利用相图数据库，获得所研究激光玻璃对应的相图；(2)选取激光玻璃配方，用邻近一致熔融玻璃态化合物的含量表示玻璃组成；(3)查找或者推算邻近的一致熔融玻璃态化合物的性质，如物理性质、激光性质；(4)用一致熔融玻璃态化合物的含量和性质通过加和法则，来预测目标激光玻璃的性质。本发明是一种低成本、快速研发新型激光玻璃和光纤的新方法，对高性能激光器的开发具有重要意义。

技术领域

本发明属于玻璃材料研究领域，具体涉及一种采用玻璃材料基因方法预测激光玻璃性能的方法。

背景技术

玻璃材料已成为现代生活中必不可少的一部分，且对社会文明的发展起着重要的推动作用。玻璃态被认为是介于熔融液态和晶体间的热动力学亚稳态，长期以来，玻璃态物质的本质一直是凝聚态物理中最具挑战力的问题。Science在创刊125周年之际将“玻璃态物质的本质是什么”这一科学问题列为125个最具挑战性的科学问题之一。玻璃无处不在，尽管使用了上千年，依然是一种神秘的材料，其组成-结构-性能间的关系也一直阻碍着玻璃的最优化使用。而且，目前玻璃材料的研发主要靠实验试错法，其存在研发周期长，研发成本高等问题。

2011年，美国提出“材料基因组计划”。随后，我国也积极进行相应的布局。材料基因方法是材料研发中的一次重大飞跃，是新材料研发的“推进器”。材料基因方法采用高通量并行迭代方法替代传统试错法中的顺序迭代方法，逐步由“经验指导实验”向“理论预测和实验验证相结合”的材料研发模式转变，以实现“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的目标，加速新材料的“发现-开发-生产-应用”过程。材料基因方法的研究理念内容丰富，包含了模型化研究、高通量实验表征技术、计算机模拟、数据挖掘、机器学习、人工智能等。材料基因方法的提出为材料的研发提供了全新的研究理念，是对材料传统实验试错法的一次革新。但目前，材料基因方法主要用于组分和结构相对简单的半导体材料和金属材料领域中，由于玻璃材料结构的无序性和多样性，材料基因方法在玻璃材料中的应用还未有相关的报道。本发明提出采用材料基因方法研究理念研究玻璃材料，将玻璃对应相图中的一致熔融玻璃态化合物看作是“玻璃的基因”，用一致熔融玻璃态化合物的激光性能预测不同体系激光玻璃的激光性能，此方法对新型激光玻璃和特种光纤的研发具有重要的意义。

激光玻璃是重要的激光增益材料，是构建固体激光器和光纤激光器的核心部件。目前，新型激光玻璃的研发主要靠“实验试错法”，该方法成本高、周期长、效率低。近来随着激光技术的快速发展，传统的激光材料研究方式难以满足需求，已成为制约开发高性能激光器的瓶颈。针对新型激光材料快速研制问题，本发明创新性的提出了一种预测激光玻璃性能的“基因方法”，即将目标激光玻璃所对应相图中邻近激光玻璃组分的两个或两个以上一致熔融玻璃态化合物作为激光玻璃“基因”，依据一致熔融玻璃态化合物的激光性能预测目标组分激光玻璃的激光性能。

发明内容

针对目前对玻璃组分繁多、玻璃结构认识不足、研发周期长、效率低等缺点，本发明提供一种采用玻璃材料基因方法预测激光玻璃性能的方法。将玻璃中对应相图中的一致熔融玻璃态化合物作为玻璃的基因，用一致熔融玻璃态化合物的结构和性能可定量预测玻璃的结构和性能。这是一种激光玻璃新的研发方式，将材料基因方法研究理念应用于玻璃材料的研发。

本发明具体通过以下技术方案实现。

一种采用玻璃材料基因方法预测激光玻璃性能的方法，将目标玻璃基质组分对应相图中的一致熔融玻璃态化合物作为玻璃基因，依据作为玻璃基因的一致熔融玻璃态化合物的激光性能，预测目标激光玻璃的激光性能。