本发明专利技术公开的光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出方法，其基础玻璃的组分包括固定组分和变量组分，其中固定组分为：SiO241.9份，Al2O311.7份，ZnO34份，K2O10.7份，过渡金属离子氧化物0.01~1.5份，变量组分为：0≤Li2O≤10，通过调节变量组分Li2O的含量，在基础玻璃中析出β-Zn2SiO4、Zn1.7SiO4、Li1.14Zn1.43SiO4和Li2ZnSiO4四种微晶中的一种或一种以上，本方法制备获得的微晶玻璃均具有1000~1600nm超宽带荧光发光性能，发射峰半高宽为200~400nm，可应用于超宽带光纤放大器。
Crystal phase controllable precipitation method of transparent microcrystalline glass for ultra wideband fiber amplifier
The invention discloses a fiber amplifier with transparent glass ceramics with controlled phase precipitation method, the basic glass component comprises a fixed component and a variable component, wherein the fixed group is divided into: SiO241.9, Al2O311.7, ZnO34, K2O10.7, transition metal oxides 0.01~1.5, divided into 0 groups of variables: less than Li2O 10, by adjusting the content variable component Li2O, one or more glass based on -Zn2SiO4, Zn1.7SiO4, beta precipitated Li1.14Zn1.43SiO4 and Li2ZnSiO4 four in the preparation of microcrystalline glass ceramics were obtained, this method has the luminescent properties of 1000~1600nm ultra wide band fluorescence emission peak FWHM is 200~400nm, can be used on super broadband fiber amplifier.
【技术实现步骤摘要】
—种超宽带光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出的方法
本专利技术涉及一种透明微晶玻璃晶相可控析出的方法，尤其是超宽带光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出的方法。技术背景微晶玻璃是指在连续的玻璃相中分布有纳米晶体的一类复合材料。其制备方法通常是，首先制备设计好组分的基质玻璃，然后将制备获得的基质玻璃在一定的温度下热处理原位析出纳米晶体，即得到微晶玻璃。微晶玻璃同时具有玻璃的物化性质稳定，机械强度高，易于加工的特点，又具有晶体低的声子能量的特点，可以降低掺杂发光离子的无辐射跃迁几率，提高其量子效率和发光效率。因此，在固体激光器、光通信和光信息等领域具有良好的应用前景。在超宽带光纤放大器应用领域，已有许多过渡金属离子掺杂微晶玻璃的研究。Pinchney等在SiO2-Al2O3-ZnO-K2O玻璃中，通过热处理得到了 β -Zn2SiO4微晶玻璃，实现了近红外宽带发光。Samson等将Ni2+掺杂的尖晶石微晶玻璃做成了光纤，将该类材料在宽带光纤放大器和激光器中的应用推进了一大步。马红萍等也相继报道了 Cr4+掺杂Li2ZnSi04、Liu4Znh43SiO4和Znh7SiO4微晶玻璃的近红外宽带发光特点。然而，通过分析可得，目前超宽带光纤放大器用透明微晶玻璃的制备中同一玻璃组分的基质玻璃中大部分只能析出一种相应的晶相，而若想在基质玻璃中析出不同的微晶，需要去探索不同基质玻璃组分。如马红萍等分别在 40Si02-5Al203-10B203-35Zn0-10K20、41.9Si02_ll.7Α1203_34.0ZnO-l0.7K20、48.2Si02-16.0Α1203- 12.7Ζη0_5.8Li20_14.6Κ20 和 45.5Si02-14Al203_23.5Ζη0_4.0Li20_12.9Κ20 基质玻璃种析出了 β-Zn2SiO4' Zn17SiO4' Li2ZnSiO4 和 Li1.14Zn143Si04 微晶。以上微晶玻璃虽均在1000-1600 nm近红外区域实现了宽带超过200 nm的近红外发光。但可以发现，即使是析出相近类型的微晶，其基质玻璃的组分是完全各异的，同时也没有实现在同一基质玻璃中析出两种或两种以上的微晶。虽然周时凤等在公开的超宽带近红外发光透明微晶玻璃专利技术专利中提出了在过渡金属离子掺杂的玻璃中含有两种或两种以上广1000 nm微晶的微晶玻璃的研究，实现了拓宽过渡金属离子掺杂微晶玻璃宽带发光范围的目的，但在他们的研究中并未涉及到微晶晶相的可控析出。
技术实现思路
本专利技术针对现有透明微晶玻璃制备过程中晶相析出不可控问题，提出，以实现基础玻璃中多晶相的可控析出。光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出的方法，其特征在于基础玻璃的组分包括固定组分和变量组分，其中固定组分为: SiO241.9 份Al2O311.7 份 ZnO34 份 K2O10.7 份 过渡金属离子氧化物 0.01~1.5份所述的过渡金属离子为:Cr4+、Ni2+、Co2+、Fe3+或V5+， 变量组分为:0 ( Li2O ( 10， 通过调节变量组分Li2O的含量，在基础玻璃中析出β -Zn2SiO4, ZnL7Si04,Li1.14Zn1.43Si04和Li2ZnSiO4四种微晶中的一种或一种以上，制备时，将基础玻璃的组分混合均匀，于135(Tl500 °C熔化，保温10~30分钟，倒入预热的模具中，于500 °C下保温I小时，自然降温至室温，再在65(T850 °C热处理1~4小时。本专利技术制备的透明微晶玻璃均具有100(Tl600 nm的超宽带荧光性能。本专利技术制备的透明微晶玻璃发射峰半高宽为20(T400 nm。本专利技术通过在SiO2-Al2O3-ZnO-Li2O-K2O玻璃体系中仅调整Li2O的含量，首次在同一基质玻璃种实现了不同晶相的可控析出，优化了不同晶相微晶玻璃的制备工艺，同时也为同一基质玻璃种实现一种或一种以上晶相析出奠定了基础，进一步拓宽了过渡金属掺杂微晶玻璃近红外宽带发光范围。【附图说明】图1实施例1、2和3得到透明微晶玻璃的XRD图谱； 图2实施例1、2和3得到透明微晶玻璃的荧光光谱图谱。【具体实施方式】以下结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1: 分别称取41.9 g 的 SiO2Ul.7g ^ Al2O3>34 g 的 Zn0、10.7 8的1(20、0.01 g 的Cr2O3，将上述组分混合均匀后，在1350 1:下熔化后，保温10分钟，将玻璃熔体倒入预热的模具中，转移至温度为500 1:的马弗炉中保温I小时，然后关闭马弗炉，让其自然降温至室温，得到基础玻璃。基础玻璃在650 °C热处理4小时，然后降至室温，得到析出β -Zn2SiO4纳米晶的微晶玻璃。该透明微晶玻璃的XRD图谱见图1，荧光光谱图谱见图2。由图1可得，该透明微晶玻璃中微晶晶相为β -Zn2SiO4 ;由图2可得，该微晶玻璃发射峰位位于1335 nm,半高宽240 nm。实施例2:分别称取 41.9 g 的 Si02、ll.7g 的 Al203、34 g 的 Ζη0、1.5 g 的 Li20、10.7g 的 K20、1.5g的NiO，将上述组分混合均匀后，在1500 1:下熔化后，保温30分钟，将玻璃熔体倒入预热的模具中，转移至温度为500 1:的马弗炉中保温I小时，然后关闭马弗炉，让其自然降温至室温，得到基础玻璃。基础玻璃在850 °C热处理I小时，然后降至室温，得到析出β-Zn2SiO4和Znh7SiO4纳米晶的微晶玻璃。该透明微晶玻璃的XRD图谱见图1，荧光光谱图谱见图2。由图1可得，该透明微晶玻璃中微晶晶相为i3_Zn2Si04、ZnuSiO4 ;由图2可得，该微晶玻璃发射峰位分别位于1335nm (半高宽为240 nm)和1306 nm (半高宽为235 nm),通过两个发射峰的组合共获得了超过300 nm的近红外超宽带发光。实施例3:分别称取 41.9 g 的 Si02、11.7g 的 Al203、34 g 的 Ζη0、2.5 g 的 Li2O'10.7 8的1(20、0.5g的CoO，将上述组分混合均匀后，在1450 1:下熔化后，保温15分钟，将玻璃熔体倒入预热的模具中，转移至温度为500 1:的马弗炉中保温I小时，然后关闭马弗炉，让其自然降温至室温，得到基础玻璃。基础玻璃在700 °C热处理2小时，然后降至室温，得到析出Znh7SiO4纳米晶的微晶玻璃。该透明微晶玻璃的XRD图谱见图1，荧光光谱图谱见图2。由图1可得，该透明微晶玻璃中微晶晶相为Znh7SiO4 ;由图2可得，该微晶玻璃发射峰位位于1306 nm，半高宽235nm。实施例4:分别称取 41.9 g 的 Si02、11.7g 的 Al2O3'34 g 的 Zn0、3.5 g 的 Li2O'10.7 8的1(20、1.0g的Fe2O3，将上述组分混合均匀后，在1400 1:下熔化后，保温20分钟，将玻璃熔体倒入预热的模具中，转移至温度为500 1:的马弗炉中保温I小时，然后关闭马弗炉，让其自然降温至室温，得到基础玻璃。基础玻璃在700 °C热处理3.5小时，然后降至室温，得到析出β -Zn2SiO4,Znh7S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出的方法，其特征在于基础玻璃的组分包括固定组分和变量组分，其中固定组分为：SiO2?????????????41.9份Al2O3????????????11.7份ZnO?????????????34份K2O?????????????10.7份过渡金属离子氧化物?????0.01~1.5份所述的过渡金属离子为：Cr4+、Ni2+、Co2+、Fe3+或V5+，变量组分为：0≤Li2O≤10，通过调节变量组分Li2O的含量，在基础玻璃中析出β?Zn2SiO4、Zn1.7SiO4、Li1.14Zn1.43SiO4和Li2ZnSiO4四种微晶中的一种或一种以上，制备时，将基础玻璃的组分混合均匀，于1350~1500?℃熔化，保温10~30分钟，倒入预热的模具中，于500?℃下保温1小时，自然降温至室温，再在650~850?℃热处理1~4小时。
【技术特征摘要】
1.一种光纤放大器用透明微晶玻璃晶相可控析出的方法，其特征在于基础玻璃的组分包括固定组分和变量组分，其中固定组分为: SiO241.9 份 Al2O311.7 份 ZnO34 份 K2O10.7 份 过渡金属离子氧化物 0.Ο1~1.5份 所述的过渡金属离子为:Cr4 +、Ni2+、Co2+、Fe3+或V5+， 变量组分为:0 ( Li2O ( 1...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐时清，杨清华，邓德刚，王焕平，华有杰，赵士龙，张军杰，王乐健，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：
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