[发明专利]高光致折射率变化的光学玻璃、由该玻璃制备的光纤及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高光致折射率变化的光学玻璃，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：二氧化硅60%-65%；三氧化二硼 9-12%；二氧化锗1-5%；氧化铅 1-5%；氧化钡0-5%；氧化钾 5-10%；氧化钠8-16%；所述二氧化硅和二氧化锗的含量之和不超过67%；所述三氧化二硼和氧化铅的含量之和不超过15%；以分子百分比计，所述氧化钾和氧化钠的含量之和与三氧化二硼的含量之比为1.4-1.6；所述光学玻璃中还包含按重量百分比计总量低于0.5%的三氧化二锑和/或三氧化二砷。

2. 如权利要求1所述的高光致折射率变化的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃按重量百分比计，含有以下光学玻璃分：二氧化硅60%-63%；三氧化二硼 9.5-11.5%；二氧化锗1-3%；氧化铅 2-5%；氧化钡1-4%；氧化钾 5-8%；氧化钠9-12%。

3.如权利要求1所述的高光致折射率变化的光学玻璃，其特征在于，

所述光学玻璃具有以下性能，折射率（n_d）：1.51~1.53；平均色散系数（阿贝数υ_d）：60-65；线膨胀系数：（85~95）×10^-7/℃；玻璃转变温度：520-580℃；玻璃软化温度：600-660℃；玻璃软化点是粘度为10^7.6Pa·s时对应的温度：700-750℃；

所述光学玻璃的光谱透过率在不同波段具有以下特征：

（1）在180-300nm波段的光谱透过率小于等于30%；

（2）在400-2000nm范围内的光谱透过率大于等于95%，其中在1100-1600nm波段光谱透过率大于等于99%；

所述光学玻璃经紫外激光辐照后，其折射率变化大于等于5×10^-3；所述紫外激光辐照条件为：激光波长为248nm，脉冲宽度为10ns，脉冲频率为50Hz，脉冲能量为20mJ，光斑直径为5mm，辐照时间为10min。

4.一种权利要求1-3任一项所述的高光致折射率变化的光学玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照配方量称取上述原料，混合均匀得到配合料；

2）在1200-1300℃下将配合料按多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为10分钟-30分钟；

3）加料完成后升温至1400-1500℃进行澄清3-5小时；

4）澄清结束后降温至1200-1300℃保温1-3小时进行均化；

5）均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为光学玻璃坯料；

6）成型的光学玻璃坯料在450-550℃下保温2-3小时，然后断电退火至室温后出炉，得到所述光学玻璃。

5.一种光纤，所述光纤包括纤芯和包层，其特征在于，所述纤芯由权利要求1-3任一项所述的光学玻璃制成，所述包层的材料为透深紫外玻璃。

6.如权利要求5所述的光纤，其特征在于，所述包层的材料为石英玻璃或透深紫外氧化物玻璃，所述透深紫外氧化物玻璃选自硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃或磷酸盐玻璃，其在180-300nm波段，光谱透过率超过50%；所述光纤为单模光纤或多模光纤；所述单模光纤的纤芯直径为8-10μm，包层直径为125±5μm；所述多模光纤的纤芯直径为50-65μm，包层直径为125±5μm。

7.一种权利要求5或6所述的光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1根据所述光纤的纤芯直径d1和包层直径d2设计纤芯玻璃棒及包层玻璃管的物理尺寸，其中纤芯玻璃棒的直径为D1，包层玻璃管的外径为D2，内径为D1+ΔD；

S2按照配方称重混合均匀后熔制成光学玻璃，并加工成直径为D1的纤芯玻璃棒；

S3将透深紫外玻璃加工成外径为D2，内径为D1+ΔD的包层玻璃管；

S4将纤芯玻璃棒套在包层玻璃管中，组合成光纤预制棒；

S5将光纤预制棒挂在光纤拉丝塔上，在一拉丝温度下均匀拉制成光纤。