[發明專利]含有5～20%氧化鋁2～15%氧化釔的磷酸鹽玻璃

無效

• 申請號: 200910217884.5
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102173584A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 呂景文
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: C03C3/247
• 分類號: C03C3/247
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 曲博

技術領域

本發明涉及一種含有5～20％氧化鋁2～15％氧化釔的磷酸鹽玻璃，具有超低熱膨脹系數、高耐水解性、高熱穩定性的特點。添加稀土氧化物Pr₂O₃、Nd₂O₃、Eu₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃中的一種或者幾種，獲得磷酸鹽激光玻璃。屬于光學功能材料技術領域。

背景技術

在玻璃中摻入稀土離子是制備激光材料的一種途徑。

硅酸鹽玻璃雖然具有優良的熱穩定性和化學穩定性，但是，由于其較低的稀土摻雜濃度和較窄的增益帶寬，使其不能滿足寬帶調諧高功率激光器及放大器的需要。

氟化物玻璃雖然具有較低的聲子能量、較高的稀土摻雜濃度、較寬的增益帶寬和光譜范圍，但是，其化學穩定性較差，極易析晶，限制了其應用范圍。

而磷酸鹽玻璃具有高化學穩定性、低熱光系數、高稀土摻雜濃度的特點，并且，玻璃成分在較大范圍內可調，容易制備大尺寸且具有高度均勻性的玻璃器件，價格相對便宜，非常適合作為摻雜稀土離子激光基質材料。所制備的激光材料受激發射截面大、增益系數和量子效率高、輸出功率高、熒光壽命長，成為高功率激光器和經濟型激光核聚變激光器的理想激光材料。摻Yb³⁺、共摻Yb³⁺/Er³⁺的磷酸鹽激光玻璃儲能效率高、熒光壽命長，具有與InGaAs半導體激光器抽運波長(900～1000nm)有效耦合的優點。

現有磷酸鹽玻璃熱膨脹系數大，而熱膨脹系數大是影響磷酸鹽玻璃熱穩定性的主要因素。如日本保谷的磷酸鹽激光玻璃LHG-7熱膨脹系數為102×10^-7/℃，LHG-8熱膨脹系數為112×10^-7/℃，LHG-10熱膨脹系數為145×10^-7/℃，中國N24磷酸鹽激光玻璃熱膨脹系數為156×10^-7/℃，美國KTCC7磷酸鹽激光玻璃熱膨脹系數為105×10^-7/℃，德國肖特LG630磷酸鹽激光玻璃熱膨脹系數為97×10^-7/℃。

發明內容

為了克服現有磷酸鹽玻璃熱膨脹系數大的不足，本發明提供了一種含有5～20％氧化鋁2～15％氧化釔的磷酸鹽玻璃，該磷酸鹽玻璃具有超低熱膨脹系數，從而具有良好的熱穩定性，更為適合作為摻雜稀土離子激光基質材料。

本發明之含有5～20％氧化鋁2～15％氧化釔的磷酸鹽玻璃的組分以及重量百分含量如下：

P₂O₅?60～80％；Al₂O₃?5～20％；Y₂O₃?2～15％；MgO?2～18％；F₂?10～25％；Sb₂O₃?0.3～0.6％。

組分的選定原因、各組分含量的限定原因如下：

P₂O₅是玻璃網絡生成體，重量百分含量至少60％，否則磷酸鹽玻璃易析晶，高于80％則磷酸鹽玻璃化學穩定性變差。

Al₂O₃的作用在于提高磷酸鹽玻璃的化學穩定性，同時降低熱膨脹系數以及色散，改善成型性能。重量百分含量低于5％，降低熱膨脹系數的作用不明顯，而重量百分含量大于20％，會使玻璃液黏度增大，難熔且不易消除玻璃中的氣泡、條紋。

Y₂O₃的作用在于降低磷酸鹽玻璃熱膨脹系數，提高化學穩定性。Y₂O₃重量百分含量大于15％，會使熔化溫度升高。

MgO的作用在于降低磷酸鹽玻璃的熔化溫度，改善成型性能。

F₂的作用在于氟離子與OH基團有相同的質子數，氟與玻璃中OH基團發生化學反應：

MF+OH→M-O+HF↑

有利于消除磷酸鹽玻璃中的OH基團。

Sb₂O₃作為作為澄清劑，消除玻璃液氣泡。