[发明专利]一种铋掺杂硅硼铝酸盐光学玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺铋的硅硼铝酸盐光学玻璃及其制备方法，属于光学玻璃技术领域。

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秘离子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: A1₂O₃-SiO₂- Bi₂O₃，于1750oC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，Fujimoto与Nakatsuka在Jpn. J. App. Phys., 40, (2001) L279一文报道了于空气下制备五价铋离子Bi⁵⁺掺杂的A1₂O₃-SiO₂玻璃，报道了其在800nm激光激发下近红外光放大实现增益。浙江大学的邱建荣等连续申请了一系列题为 “纳米铋团簇掺杂二氧化硅基光学玻璃及其制备方法”、“用于可调谐激光器和宽带放大器的铋离子掺杂晶体”、“掺铋锗基光学玻璃掺铋高硅氧近红外宽带发光玻璃的制备方法”、（专利公开号200510024483.X，200510023597.2，200410054217.7，）关于铋掺杂玻璃作为光放大材料的专利。在上述专利中他们均是通过808nm半导体激光器作为泵浦光源来实现近红外的超宽带光放大，使得泵浦光源的选择单一，不利于材料不同激光波长的选择，对于“镱铋共掺的磷酸盐基光学玻璃及其制备方法”、专利公开号200710044174.8，该玻璃应仅仅能在405nm、532nm、808nm和980nm这四种不同波长激光器泵浦下获得较强的近红外超宽带荧光，使得材料对于激光器波长具有选择性，局限了铋离子掺杂近红外材料的使用范围。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述铋掺杂材料泵浦光源选择单一的缺点，提供一种掺铋硅硼铝酸盐光学玻璃及其制备方法，该铋掺杂玻璃在450～1000nm连续波长的激光激发下具有能够覆盖1000～1700nm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。

本发明通过下列技术方案实现：一种铋掺杂硅硼铝酸盐光学玻璃，由下列摩尔百分比的组分组成：

SiO₂            20～40mol%、

B₂O₃             0～20mol%、

Al₂O₃            0～20mol%、

RO             10～30mol%、

R₂O             10～30mol%、

Bi₂O₃             0.1～5mol%；

其中，RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的任意一种或者几种，R₂O为Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或者几种。

本发明的另一目的在于提供一种铋掺杂硅硼铝酸盐光学玻璃的制备方法，经过下列各步骤：

（1）按下列摩尔百分比的组分备料，再混合均匀：

SiO₂               20～40mol%、

B₂O₃                0～20mol%、

Al₂O₃                0～20mol%、

RO/RCO₃            10～30mol%、