[发明专利]用于氟锆酸盐玻璃光纤预制棒表面增强处理的非水处理剂及处理方法

说明书

本发明公开了一种用于氟锆酸盐玻璃光纤预制棒表面增强处理的非水处理剂及处理方法，所述非水处理剂由酸部分、锆盐部分和有机物溶剂部分三者按一定配比构成，其中，酸部分由HCl、H₃PO₄、CH₃COOH按一定比例组成；锆盐部分由Zr(NO₃)₄、Zr(OH)₄、ZrOCl₂按一定比例组成；有机溶剂由CH₃CH₂OH、THF、CH₃COCH₃按一定比例组成。本发明提供的非水处理剂及处理方法能有效去除氟锆酸盐玻璃光纤预制棒的表面缺陷(微裂纹)、表面杂质以及化学组成不均匀的表面层，因而大幅降低光纤预制棒在光纤拉制过程析晶或者失透的风险。经过本发明处理后的氟锆酸盐玻璃光纤预制棒所拉制的光纤具有更高的强度、更低的损耗的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于氟锆酸盐玻璃光纤预制棒表面增强处理的非水处理剂及处理方法，该非水处理剂能有效除去氟锆酸盐光纤预制棒表面缺陷、杂质以及化学组成不均匀的表面层，使光纤拉制过程不会出现因微裂纹的扩展所致的光纤强度降低亦或断裂，还能降低光纤的界面损耗，且大幅降低预制棒在光纤拉制过程析晶或者失透的风险。经过本发明提供的处理方法处理后的氟锆酸盐玻璃光纤预制棒所拉制的光纤具有更高的强度、更低的损耗的特点。

背景技术

近年来，中红外激光在军事、通讯、医学、环境科学等领域的广泛应用使其成为发光领域的研究热点。氟锆酸盐玻璃具有相对较低的声子能量、较宽的光学窗口(0.3-7μm)、低反射率、低分散率、易于加工制造等优势，成为重要的中红外激光增益介质的基质玻璃，在光纤激光器、上转换激光器和光纤放大器等领域具有广泛的应用。

氟锆酸盐玻璃作为基质玻璃虽然优点突出，研究表明也存在一些缺点，其中主要是其表面的化学稳定性较差，容易受到水分子的侵蚀，如在潮湿环境表面会产生半径0.5-1mm的霉斑[1,2]；在水或者含水的溶液环境中，表面则易生成难溶性的氢氧化物和氟氢氧化物[3,4,5,6]，导致玻璃可能会出现失透现象。基于氟锆酸盐玻璃的表面化学特性，其光纤预制棒在拉制光纤时可能会出现析晶或者失透[7,8,9,10]，光纤的界面损耗高以及机械性能不强的问题，这些问题已经得到关注和研究[11]，但目前现有的表面增强处理所采用的处理剂主要以水溶液为主，处理剂的成分设计思路：增强氟锆酸盐玻璃的表面离子与处理剂反应的生成物在水中的溶解度，没有脱离水溶液体系[12]，水作为氟锆酸盐玻璃表面破坏的因数只是被限制或是减弱但没有最终消除，因此依然存在失透和析晶的风险；或者采用等离子体刻蚀以去除表面，该处理方法存在处理样品尺寸、形状以及价格等因素的限制[13]。

[1]向卫东,陶瑛.氟锆酸盐玻璃自然风化的研究大连轻工业学院学报[J].1992,(Z1):19-22.

[2]陶瑛,向卫东.氟锆酸盐玻璃的风化上海建材学院学报[J].1990,(02):140-146.

[3]鲍善慈,程继健.氟锆酸盐玻璃在中性和碱性水溶液中的耐蚀机理华东化工学院学报[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.