[发明专利]一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤及其制备方法

权利要求书

1.一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤，其特征在于，由荧光陶瓷纤芯和荧光陶瓷包层组成，所述荧光陶瓷纤芯的化学式为(RE_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂，0.0001≤x≤0.005，其中RE为Y或Lu；所述荧光陶瓷包层的化学式为(A_1-yCe_y)₃(Al_1-zB_z)₅O₁₂，0.001≤y≤0.01，0.001≤z≤0.08，其中A为Y或Lu，B为Mn或Cr；

所述复合荧光陶瓷光纤的直径为0.15～1 mm，其中纤芯直径0.05～0.2 mm。

2.权利要求1所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

（1）按照化学式(RE_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂，0.0001≤x≤0.005中各元素的化学计量比分别称取各高纯氧化物原料粉体，其中RE为Y或Lu；将各原料粉体混合，并加入烧结助剂、分散剂、磨球、无水乙醇组成预混液，球磨得到混合浆料；球磨结束后烘干浆料，过筛，除杂处理后得到凝胶注模成型的纤芯陶瓷粉体；

（2）按照化学式(A_1-yCe_y)₃(Al_1-zB_z)₅O₁₂，0.001≤y≤0.01，0.001≤z≤0.08中各元素的化学计量比称取各高纯氧化物原料粉体，其中，A为Y或Lu，B为Mn或Cr；将各原料粉体混合，并加入烧结助剂、分散剂、磨球、无水乙醇组成预混液，球磨得到混合浆料；球磨结束后烘干浆料，过筛，除杂处理后得到凝胶注模成型的包层陶瓷粉体；

（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的陶瓷粉体分别配制成凝胶体系的浆料，纤芯层制备所用浆料真空除泡后注入细直径毛细玻璃管中，干燥后形成荧光陶瓷光纤素坯；通过排胶、真空烧结、退火抛光后得到荧光陶瓷纤芯；

（4）将步骤（3）得到的荧光陶瓷纤芯置于粗直径毛细玻璃管中间位置，四周注入包层制备所用浆料，干燥后依次通过排胶、真空烧结、退火抛光后得到复合荧光陶瓷光纤。

3.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中所述烧结助剂为MgO和TEOS，加入的量分别为原料粉体总量的0.2～0.7 wt.%和0.4～0.6 wt.%；所述分散剂为PEI，加入的量为原料粉体总量的0.2～0.5wt.%；球磨转速为170～260 r/min，球磨时间为24～36 h。

4.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中所述烘干温度为50～120 ℃，筛网目数为80～300目，除杂温度为800～1100℃。

5.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述凝胶体系为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺体系和PIBM体系的一种，所述浆料固含量在52～56 vol.%。

6.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（4）中所述干燥温度为25～60 ℃，时间为12～48 h；所述排胶机制为：室温下以0.2～5 ℃/min升温到500 ℃，再以5～10 ℃/min升温到900 ℃，在900 ℃保温5～8h。

7.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（4）中所述真空烧结温度为1700～1800 ℃，保温时间为8～20 h。

8.根据权利要求2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（4）中所述退火温度为1400～1450 ℃，保温时间为10～20 h。