[發明專利]用于氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒表面增強處理的非水處理劑及處理方法

有效

• 申請號: 201910066374.6
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109678352B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 陳輝宇;胡麗麗;陳偉;廖梅松;王龍飛;黎宇;張龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00;C03B37/012
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明公開了一種用于氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒表面增強處理的非水處理劑及處理方法，所述非水處理劑由酸部分、鋯鹽部分和有機物溶劑部分三者按一定配比構成，其中，酸部分由HCl、H₃PO₄、CH₃COOH按一定比例組成；鋯鹽部分由Zr(NO₃)₄、Zr(OH)₄、ZrOCl₂按一定比例組成；有機溶劑由CH₃CH₂OH、THF、CH₃COCH₃按一定比例組成。本發明提供的非水處理劑及處理方法能有效去除氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒的表面缺陷(微裂紋)、表面雜質以及化學組成不均勻的表面層，因而大幅降低光纖預制棒在光纖拉制過程析晶或者失透的風險。經過本發明處理后的氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒所拉制的光纖具有更高的強度、更低的損耗的特點。

技術領域

本發明涉及一種用于氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒表面增強處理的非水處理劑及處理方法，該非水處理劑能有效除去氟鋯酸鹽光纖預制棒表面缺陷、雜質以及化學組成不均勻的表面層，使光纖拉制過程不會出現因微裂紋的擴展所致的光纖強度降低亦或斷裂，還能降低光纖的界面損耗，且大幅降低預制棒在光纖拉制過程析晶或者失透的風險。經過本發明提供的處理方法處理后的氟鋯酸鹽玻璃光纖預制棒所拉制的光纖具有更高的強度、更低的損耗的特點。

背景技術

近年來，中紅外激光在軍事、通訊、醫學、環境科學等領域的廣泛應用使其成為發光領域的研究熱點。氟鋯酸鹽玻璃具有相對較低的聲子能量、較寬的光學窗口(0.3-7μm)、低反射率、低分散率、易于加工制造等優勢，成為重要的中紅外激光增益介質的基質玻璃，在光纖激光器、上轉換激光器和光纖放大器等領域具有廣泛的應用。

氟鋯酸鹽玻璃作為基質玻璃雖然優點突出，研究表明也存在一些缺點，其中主要是其表面的化學穩定性較差，容易受到水分子的侵蝕，如在潮濕環境表面會產生半徑0.5-1mm的霉斑[1,2]；在水或者含水的溶液環境中，表面則易生成難溶性的氫氧化物和氟氫氧化物[3,4,5,6]，導致玻璃可能會出現失透現象。基于氟鋯酸鹽玻璃的表面化學特性，其光纖預制棒在拉制光纖時可能會出現析晶或者失透[7,8,9,10]，光纖的界面損耗高以及機械性能不強的問題，這些問題已經得到關注和研究[11]，但目前現有的表面增強處理所采用的處理劑主要以水溶液為主，處理劑的成分設計思路：增強氟鋯酸鹽玻璃的表面離子與處理劑反應的生成物在水中的溶解度，沒有脫離水溶液體系[12]，水作為氟鋯酸鹽玻璃表面破壞的因數只是被限制或是減弱但沒有最終消除，因此依然存在失透和析晶的風險；或者采用等離子體刻蝕以去除表面，該處理方法存在處理樣品尺寸、形狀以及價格等因素的限制[13]。

[1]向衛東,陶瑛.氟鋯酸鹽玻璃自然風化的研究大連輕工業學院學報[J].1992,(Z1):19-22.

[2]陶瑛,向衛東.氟鋯酸鹽玻璃的風化上海建材學院學報[J].1990,(02):140-146.

[3]鮑善慈,程繼健.氟鋯酸鹽玻璃在中性和堿性水溶液中的耐蝕機理華東化工學院學報[J].1992,(S1):60-64.

[4]SIMMONS C J,SIMMONS J H.Chemical Durability of Fluoride Glasses:I,Reaction of Fluorozirconate Glasses with Water[J].1986,69(9):661-669.

[5]SIMMONS C J,SUTTER H,SIMMONS J H,et al.Aqueous corrosion studiesof a fluorozirconate glass[J].Materials Research Bulletin,1982,17(9):1203-1210.