[發(fā)明專利]高光致折射率變化的光學(xué)玻璃、由該玻璃制備的光纖及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110608661.2 | 申請日： | 2021-06-01 |
| 公開（公告）號： | CN113248139B | 公開（公告）日： | 2022-06-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張洋;侯偉杰;劉娟;賈金升;徐宇晗;劉靜波;孫勇;劉波;王一葦;楊亮亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司 |
| 主分類號： | C03C4/00 | 分類號： | C03C4/00;C03C3/108;G02B6/02;C03B19/02;C03C13/04;C03B37/012;C03B37/027 |
| 代理公司： | 北京鼎佳達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348 | 代理人： | 霍紅艷;劉鐵生 |
| 地址： | 100024*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 高光致 折射率 變化 光學(xué)玻璃 玻璃 制備 光纖 及其 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種高光致折射率變化的光學(xué)玻璃、由該玻璃制備的光纖及其制備方法和應(yīng)用，所述光學(xué)玻璃按重量百分比計，含有以下組分：二氧化硅55％?60％；三氧化二鋁15％?20％；氧化鎂5％?10％；三氧化二硼0?10％；氧化鉛5?10％；二氧化鍺0?5％；二氧化鈰0?5％。本發(fā)明所述的方法制備的光學(xué)玻璃，其折射率(nd)為：1.53～1.58；在深紫外波段(即紫外激光波段)具有極高的光吸收率，在180?300nm波段的光譜透過率小于等于30％；在400?2000nm范圍內(nèi)的光譜透過率大于等于95％；光通信波段(通常為1310nm或1550nm)具有極低的吸收率，即在1100?1600nm波段的光譜透過率大于等于99％；經(jīng)紫外激光輻照后，其折射率變化達(4?8)×10?3。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高光致折射率變化的光學(xué)玻璃、由該玻璃制備的光纖及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
光纖光柵是通過紫外激光輻照或飛秒激光直寫等技術(shù)在光纖纖芯上形成周期性折射率變化的光柵，當一束寬帶光入射到光纖光柵中時，折射率的周期性結(jié)構(gòu)使得某個特定波長的窄帶光被反射，反射光波長滿足布拉格散射條件。由于溫度、應(yīng)變、加速度等變量會導(dǎo)致光柵周期或等效折射率的變化，進而會引起光柵反射光中心波長的改變，因此，通過精確測量光纖光柵反射光中心波長的變化便可得到環(huán)境中溫度、應(yīng)變、加速度等參數(shù)的變化(見圖1)。
光纖光柵具有高靈敏度、高精度、低損耗、易于分布式測量、低功耗、質(zhì)輕徑細等顯著優(yōu)勢，成為光纖通信、光纖激光和光纖傳感的核心器件，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶重工、石油電力、國防安全、高鐵與軌道交通、橋梁與土木工程等領(lǐng)域，在各類高端裝備傳感控制和重大基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要作用，是實現(xiàn)光電探測感知、提升裝備性能、保障關(guān)鍵結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵性技術(shù)。
根據(jù)光纖光柵的工作原理，光纖纖芯在紫外激光輻照下的折射率變化對于光纖光柵的測試精度和靈敏度起著決定性影響。目前，現(xiàn)有光纖光柵傳感技術(shù)主要使用以石英玻璃為纖芯的光纖材料。由于石英玻璃是由單一的二氧化硅材料通過化學(xué)氣相沉積等方式制備而成，其本征光致折射率變化很小，約在10-5數(shù)量級。
此外，由于多組分玻璃的軟化溫度與石英玻璃差值約1200℃，因此在實際使用過程中，多組分玻璃光纖與石英光纖的熔接難度極大，制約了多組分玻璃光纖的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高光致折射率變化的光學(xué)玻璃，以及由該玻璃制備的光纖及其制備方法和應(yīng)用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種高光致折射率變化的光學(xué)玻璃，按重量百分比計，含有以下組分：二氧化硅55％-60％；三氧化二鋁15％-20％；氧化鎂5％-10％；三氧化二硼0-10％；氧化鉛5-10％；二氧化鍺0-5％；二氧化鈰0-5％。
優(yōu)選地，所述高光致折射率變化的光學(xué)玻璃，按重量百分比計，含有以下組分：二氧化硅55％-57％；三氧化二鋁15％-18％；氧化鎂7％-10％；三氧化二硼6-10％；氧化鉛8-10％；二氧化鍺3-5％；二氧化鈰3-5％。優(yōu)選地，通過設(shè)計具有較高三氧化二鋁、氧化鎂及二氧化硅的含量，保證玻璃具有較高的軟化溫度，同時合理增加了三氧化二鵬、氧化鉛、二氧化鍺和二氧化鈰的含量，可以提高玻璃的光致折射率變化性能。
進一步地，前述的高光致折射率變化的光學(xué)玻璃中，其中所述光學(xué)玻璃中還可以包含按重量百分比計總量低于5wt‰的三氧化二銻和/或三氧化二砷。
進一步地，前述的高光致折射率變化的光學(xué)玻璃中，其中所述光學(xué)玻璃具有以下性能，折射率(nd)為：1.53～1.58；線膨脹系數(shù)為：(60-70)×10-7/℃；玻璃轉(zhuǎn)變溫度為：750-800℃；玻璃軟化溫度為：900-950℃。
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