[发明专利]一种红外锗锑酸盐玻璃及制备方法

说明书

本发明属于光学玻璃制备技术领域，公开了一种红外锗锑酸盐玻璃及制备方法，该玻璃是在GeO­₂‑Sb₂O₃基础上加入其他多种氧化物制备而成，具有较宽的红外透过范围、高折射率、低声子能量、良好的抗析晶能力和热稳定性、机械性能，适合用作中红外的窗口材料。

技术领域

本发明涉及光学玻璃制备技术领域，提供一种红外锗锑酸盐玻璃及制备方法。

背景技术

红外材料在军事、环境监测、医学治疗、光纤通讯以及基础研究等领域具有广泛的应用。常用的红外晶体材料包括ZnS、ZnXe、蓝宝石、氟化镁、氟化钙等，主要应用于光学透镜窗口材料，这类材料具有很高的红外透过率，但是存在硬度低、制造加工困难、成本高等缺点，而且难以应用到光纤激光器。其次是以玻璃材料为主，也是目前红外光纤材料的主要来源，包括锗酸盐玻璃、氟化物玻璃、石英玻璃和碲酸盐玻璃等，但是氟化物玻璃化学稳定性较差、制备困难、易析晶，石英玻璃的声子能量高、稀土离子掺杂浓度低，碲酸盐玻璃激光损伤阈值低和化学稳定性较差，这些问题限制了激光传输功率的提高。锗酸盐玻璃具有低的声子能量、较宽的红外透过范围、较高的稀土离子掺杂浓度等特点，是一种优良的红外基质材料。

目前常用的锗钡玻璃热稳定性较差，玻璃拉丝性能差，锗铅玻璃在制备过程中铅会挥发，对环境和人体有害，因此需要开发一种具有良好热稳定性和抗析晶能力、组分可调的锗酸盐玻璃体系，以提高锗酸盐玻璃的物理化学性质，实现在光纤激光器中的应用。

发明内容

1.本发明的目的是提供一种红外锗锑酸盐玻璃及制备方法，与氟化物玻璃、石英玻璃、碲酸盐玻璃和其他锗酸盐玻璃相比，该锗锑酸盐玻璃具有良好的热稳定性和抗析晶能力，可以实现多种稀土离子掺杂，适合作为一种红外光纤基质材料。

2.本发明的技术方案如下：

一种红外锗锑酸盐玻璃，按照摩尔百分比确定玻璃组分，包括GeO₂:50％-60％，Sb₂O₃:15-25％，SiO₂:1-5％，ZnO:1％-10％，Na₂O:5％-10％，Nb₂O₅:1-10％，Al₂O₃:1-5％。其中GeO₂和Sb₂O₃的总量为75％。

优选的，所述的一种红外锗锑酸盐玻璃的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：按照摩尔百分比称取GeO₂、Sb₂O₃、SiO₂、ZnO、Na₂O、Nb₂O₅、Al₂O₃粉末进行混合研磨，形成100g均匀混合料；

步骤二：将混合料放入铂金坩埚，一同放在1200-1350℃的电炉中熔制，得到澄清透明的玻璃液；

步骤三：将玻璃液浇筑在铜板上，并迅速转移到低于玻璃转变温度T_g的马弗炉中退火，退火完成后，待马弗炉降至室温后，得到玻璃。

优选的，步骤一加入的Na₂O以Na₂CO₃的形式引入。

优选的，步骤二所述的熔化时间为1h。

优选的，步骤二的熔化过程中需要通入干燥的氧气，除去玻璃液中的羟基。

优选的，步骤三的退火温度低于玻璃转变温度T_g以下10℃，保温时间为5h，并以5℃/min的降温速率降至室温。

有益效果