[发明专利]铋掺杂锶铝硼基光学玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学玻璃，特别是一种掺铋的锶铝硼基光学玻璃，该玻璃能够发近红外通讯波段荧光，具有长的荧光寿命，宽的增益带宽，适合作为增益介质应用于光学放大器和/或激光器。

背景技术

1998年3月4日，三菱电线工业株式会社的藤本靖等人申请了题为“掺秘石英玻璃、光纤及光放大器制造方法”的专利(特许公开平11-29334)。他们利用铋交换的沸石作为分散介质，综合sol-gel方法和高温熔融法，空气下制备了掺五价铋离子Bi⁵⁺的石英玻璃、拉制出相应的光纤、实现了800nm泵浦下的1.3μm处的光放大。这种玻璃的荧光峰值位于1130nm附近，最大的荧光半高宽为250nm，最大的荧光寿命为650μs，受激发射截面大约为1.0×10^-20cm²。2001年2月22日，藤本靖等人又申请了题为“光纤及光放大器”(特许公开2002-252397)，其基本的玻璃组成为：Al₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃，于1750℃空气下熔制，拉制出相应的光纤、实现了0.8μm泵浦下的1.3μm处的光放大。2001年12月13日，2002年6月18日，2002年12月25日，日本板硝子株式会社的岸本正一等连续申请了题为“红色玻璃及其透明微晶玻璃”、“光放大玻璃光纤”、“红外发光材料及光放大介质”的专利(特许公开2003-183047，2004-20994，2003-283028)，其基本的玻璃组成为Al₂O₃-SiO₂。相应产品呈现红或棕红色；红色玻璃经晶化处理后其颜色未有明显改变，但其耐热性及机械强度等性质明显增强；用位于400-850nm区域的泵浦波长泵浦，能够得到最强峰位于1000~1600nm区间的荧光，并且能够实现波长在1000-1400nm间的光放大。2001年，Fujimoto与Nakatsuka在Jpn.J.App.Phys.，40，(2001)L279一文报道了在1760℃高温下于空气下制备五价铋离子Bi⁵⁺掺杂的Al₂O₃-SiO₂玻璃，大量的气泡存在使得其在红外区的透过率降低至~30％左右，这在很大程度上限制了这种SiO₂基玻璃的实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述石英玻璃的熔融温度较高的缺点，提供一种掺铋的锶铝硼基光学玻璃及其制备方法，该玻璃熔融温度相对于石英玻璃明显降低，因而熔融体的粘度降低、消除气泡的影响就会更容易实现，而且具有能够覆盖1000nm~1600nm范围通讯波段的超宽带的光学性能，有望在超宽带光学放大器、高功率激光器，可调谐激光器等技术领域得到应用。

本发明提供铋掺杂锶铝硼基玻璃，由下列摩尔百分比的组成：

SrO₂           44~55mol％

Al₂O₃          20~29mol％

B₂O₃           20~29mol％

SiO₂(K₂CO₃)    0.5~1mol％

Bi₂O₃          0.1~5mol％

本发明提供的铋掺杂锶铝硼基玻璃通过下列工艺步骤制得：

(1)、按下列配方备料后，然后混合均匀。

SrO₂           44~55mol％

Al₂O₃          20~29％

B₂O₃           20~29mol％

SiO₂(K₂CO₃)    0.5~1mol％

Bi₂O₃          0.1~5mol％