[发明专利]一种高维尔德常数磁光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃及其制备方法，涉及一种高维尔德常数磁光玻璃及其制备方法。

背景技术

自20世纪60年代以来，磁光玻璃由于其自身优良的磁光效应而一直是世界各国科学家研究的热点，被广泛用作磁光调制器、磁光传感器、磁光隔离器和磁光开关等，是一种不可替代的重要材料。

虽然晶体磁光材料具有很高的Verdet常数和很好的磁光性能，然其本身存在各种缺陷，例如，由于组成晶体的空间点阵具有不同的固定形状，宏观上呈现为晶体具有不同的独特几何形状，且不易改变，因此，晶体具有长程有序、各向异性、对称性、自限性、解理性等特点，故，其不宜制成大体积块材、不能形成复杂的形状以及由于晶体的各项异性而产生双折射等，使其应用范围受到很大的限制。

国内外通常选用的玻璃基体是Al₂O₃-B₂O₃系统和Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系统，稀土离子的掺入量受到严重限制，实用玻璃的Verdet常数较小，远远满足不了市场需求。此外，在特种光学玻璃熔制和大块玻璃成形方面，我国技术尚不成熟。所以，增大玻璃基体中稀土离子的掺杂浓度，提高Verdet常数和大块磁光玻璃成形技术成为制约高性能磁光玻璃研究与应用的关键技术。为了达到实用化的目的，必须开发生产成本低的大尺寸、高性能法拉第磁光玻璃的制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高维尔德常数磁光玻璃及其制备方法，本发明磁光玻璃的维尔德常数可达-0.425min/Oe·cm(632.8nm)，远高于国际上通用的铽玻璃。

为实现上述目的，本发明提供了一种高维尔德常数磁光玻璃，其原料组分以及摩尔百分比为：Tb₂O₃：15～40％；Dy₂O₃：0～25％；B₂O₃+SiO₂：30～60％；Ga₂O₃：0～30％；ZnO：0～10％；ZrO：0～8％；CaF₂：0～5％；P₂O₅：0～5％；TiO₂：0～10％。

为实现上述目的，本发明还提供了一种高维尔德常数磁光玻璃的制备方法，首先，将原料按照摩尔百分比称取并混合；接着，调节加热炉的温度为1250℃后，依次将原料放置于加热炉内的坩埚内，然后，升高温度至1350～13800℃，搅拌3～5小时，再接着，炉冷至1250℃后，将加热炉内的物料倒入模具内退火即可。

本发明高维尔德常数磁光玻璃及其制备方法至少具有以下优点：

(1)采用双掺杂的办法，即用Tb和Dy稀土离子共掺杂的办法，既可以提高稀土离子在磁光玻璃基体中的掺入量，又可以节约成本，在本发明中，稀土离子的有效浓度N_R³⁺可以达到1.414×10²²/cm³；

(2)铝硼硅酸盐系基质玻璃中稀土离子的掺入量较其他体系的基质玻璃较多，而且玻璃的性质相对较好。但是过量硼的引入，会导致一系列问题，最难解决的是硼铝反常，硼反常等。针对这一问题，本发明用镓(Ga)来代替铝(Al)，还可以采用少量磷(P)来改善玻璃的性能，以此解决由硼引起的反常问题。在GBS系统中，由于Ga₂O₃熔点低，且镓氧多面体比铝氧多面体的体积大，更利于玻璃熔制温度的降低和稀土离子的掺入，使玻璃性能更好；

(3)本发明制备的磁光玻璃的维尔德(verdet)常数可达-0.425min/Oe·cm(632.8nm)，远高于国际上通用的铽玻璃。

附图说明

图1是本发明磁光玻璃的透射光谱图；

图2是本发明检测用旋光仪的结构示意图。

图中标号与元件的对应关系如下：

1：He-Ne激光器；2：起偏器；3：第一磁铁；4：第二磁铁；5：检偏器；

6：检测仪；7：记录仪。

具体实施方式

一种高维德常数磁光玻璃的原料及摩尔百分比如下：