[发明专利]一种高掺量铒法拉第旋光玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种法拉第旋光玻璃的制备方法，特别涉及一种稀土氧化铒含量高的法拉第旋光玻璃的制备方法。

背景技术

磁光材料是光电高科技领域中一种重要的高新技术密集产品的核心材料，主要包括磁光晶体材料和非晶材料。磁光晶体具有较高的Vedert常数和较好的磁光性能，但晶体固有的缺陷，如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向异性而产生双折射等，使其应用范围受到很大限制。与磁光晶体相比，磁光玻璃具有如下优势：①基质易于改变：玻璃成份可在很大范围内变动，加入不同种类和数量的稀土离子，为优化磁光性能提供了很好的前提；②各向同性：由于玻璃近程有序和远程无序的结构特点，易获得均匀、各向同性的玻璃介质；③易于制备和加工：应用成熟的光学玻璃工艺可以获得光学性能好、尺寸大、透光性能优异的磁光玻璃。

近年来，各国科研工作者对磁光玻璃进行了广泛而深入的研究，从揭示磁光效应的本质到寻求更大Verdet常数的新玻璃基体，均已取得了一定的成果。但是，从总体上看，磁光玻璃的发展仍存在以下问题：

(1)磁光玻璃Verdet常数不能满足市场需求：增大稀土在玻璃基体中的掺杂浓度可提高玻璃的Verdet常数，但稀土浓度的提高使玻璃的综合性能(如成玻性能、热稳性、化稳性等)下降；

(2)温度效应是阻碍顺磁玻璃应用发展的主要因素，开发具有较低温度敏感性的逆磁特性磁光玻璃是当前研究的主要目标之一；

(3)评价法拉第磁光玻璃性能的一个重要指标是品质因子M₁，但目前并未针对磁光玻璃的不同用途提供一个有效的选择标准。

由于稀土离子的未充满电子壳层4f轨道中最多能够容纳14个电子，从而具有非常多的能量状态，使得稀土离子具有异常丰富的能级，因此在光学玻璃材料中有着广泛而重要的应用。随着信息技术、激光技术、电子技术和空间技术等的发展，各种功能稀土玻璃材料成为一个研究热点。国内外在研究稀土掺杂磁光玻璃时，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。有关大费尔德常数的磁光玻璃以Pr玻璃和Tb玻璃方面的研究较多，而关于含稀土氧化铒的玻璃研究较少，而且，稀土氧化铒的用量较低，法拉第效应不显著，费尔德常数小(1.单小兵，张其土，陆春华，倪亚茹，许仲梓.含Sm稀土硼硅酸盐玻璃的形成区及吸收谱线[J]，南京工业大学学报，2003，02：36-39；2.单小兵，张其土，许仲梓.钐硼硅酸盐玻璃组成对吸收谱线的影响[J]，南京工业大学学报，2004，04：31-34；3.张其土，王丽熙，付振晓，许仲梓.铒硼硅酸盐玻璃结构的研究[J]，稀土，2006，01：19-22；4.聂秋华，李浩泉，徐铁峰.Er⁺³掺杂Bi₂O₃-B₂O₃-Ga₂O₃玻璃光谱性质及热稳定性研究[J]，量子电子学报，2006，05：607-612)。有关高掺量稀土氧化铒，大费尔德常数磁光玻璃的研究及应用未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种稀土氧化铒掺量高、配方组成少、成玻性能优良，透光率高、热稳定性及化学稳定性优良的高掺量铒法拉第旋光玻璃的制备方法，按照本发明制备方法得到的高掺量铒法拉第旋光玻璃产品质量稳定，玻璃的磁光效应显著，费尔德常数大，且制备工艺操作过程简单，成本低廉，适于工业化生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，按照质量分数将60～70％的Er₂O₃，3～25％的Ga₂O₃，4～12％的B₂O₃，4～12％的SiO₂，1～3％的CeO₂，0.1～1％的Sb₂O₃，0.5～1％的ZnO，0.5～1％的ZrO₂和1～3％的Al₂O₃混合均匀后，形成配合料；