专利名称：含有5～20%氧化铝2～15%氧化钇的磷酸盐玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有5 20%氧化铝2 15%氧化钇的磷酸盐玻璃，具有超低热膨胀系数、高耐水解性、高热稳定性的特点。添加稀土氧化物1^203、而203』11203、07203、《0203、 Er2O3Jm2O3Jb2O3中的一种或者几种，获得磷酸盐激光玻璃。属于光学功能材料技术领域。
背景技术：
在玻璃中掺入稀土离子是制备激光材料的一种途径。硅酸盐玻璃虽然具有优良的热稳定性和化学稳定性，但是，由于其较低的稀土掺杂浓度和较窄的增益带宽，使其不能满足宽带调谐高功率激光器及放大器的需要。氟化物玻璃虽然具有较低的声子能量、较高的稀土掺杂浓度、较宽的增益带宽和光谱范围，但是，其化学稳定性较差，极易析晶，限制了其应用范围。而磷酸盐玻璃具有高化学稳定性、低热光系数、高稀土掺杂浓度的特点，并且，玻璃成分在较大范围内可调，容易制备大尺寸且具有高度均勻性的玻璃器件，价格相对便宜， 非常适合作为掺杂稀土离子激光基质材料。所制备的激光材料受激发射截面大、增益系数和量子效率高、输出功率高、荧光寿命长，成为高功率激光器和经济型激光核聚变激光器的理想激光材料。掺％3+、共掺％3+/Er3+的磷酸盐激光玻璃储能效率高、荧光寿命长，具有与 InGaAs半导体激光器抽运波长(900 IOOOnm)有效耦合的优点。现有磷酸盐玻璃热膨胀系数大，而热膨胀系数大是影响磷酸盐玻璃热稳定性的主要因素。如日本保谷的磷酸盐激光玻璃LHG-7热膨胀系数为102X10_7°C，LHG-8热膨胀系数为112X10_7°C，LHG-10热膨胀系数为145X 10—7°C，中国拟4磷酸盐激光玻璃热膨胀系数为156X10_7°C，美国KTCC7磷酸盐激光玻璃热膨胀系数为105X 10_7°C，德国肖特 LG630磷酸盐激光玻璃热膨胀系数为97 X 10—7°C。
发明内容
为了克服现有磷酸盐玻璃热膨胀系数大的不足，本发明提供了一种含有5 20% 氧化铝2 15%氧化钇的磷酸盐玻璃，该磷酸盐玻璃具有超低热膨胀系数，从而具有良好的热稳定性，更为适合作为掺杂稀土离子激光基质材料。本发明之含有5 20%氧化铝2 15%氧化钇的磷酸盐玻璃的组分以及重量百分含量如下P2O5 60 80% ；Al2O3 5 20% ；Y2O3 2 15% ；MgO 2 18% ;F2 10 25% ； Sb2O3 0. 3 0. 6%。组分的选定原因、各组分含量的限定原因如下P2O5是玻璃网络生成体，重量百分含量至少60%，否则磷酸盐玻璃易析晶，高于 80 %则磷酸盐玻璃化学稳定性变差。Al2O3的作用在于提高磷酸盐玻璃的化学稳定性，同时降低热膨胀系数以及色散， 改善成型性能。重量百分含量低于5%，降低热膨胀系数的作用不明显，而重量百分含量大于20%，会使玻璃液黏度增大，难熔且不易消除玻璃中的气泡、条纹。Y2O3的作用在于降低磷酸盐玻璃热膨胀系数，提高化学稳定性。IO3重量百分含量大于15%，会使熔化温度升高。MgO的作用在于降低磷酸盐玻璃的熔化温度，改善成型性能。F2的作用在于氟离子与OH基团有相同的质子数，氟与玻璃中OH基团发生化学反应MF+OH —M-0+HF 有利于消除磷酸盐玻璃中的OH基团。Sb2O3作为作为澄清剂，消除玻璃液气泡。所述磷酸盐玻璃热膨胀系数α小于50 X 10_7°C，折射率小于1.55，软化温度大于 5900C，转变温度大于 560°C。添加稀土氧化物 Pr203、Nd203、Eu2O3> Dy203、Ho2O3> Er2O3> Tm2O3> Yb2O3中的一种或者几种，制备磷酸盐激光玻璃。
具体实施例方式P2O5 60 80 %，优选 65 70 % ；Al2O3 5 20%，优选 10 15% ；Y2O3 2 15 %，优选6 9 %，添加与^O3类似物质Lei2O3 0 8 %或/禾Π Nb2O5 0 8 %，La2O3 优选 0 6 %，Nb2O5 优选 0 6 %，Lei2O3、Nb2O5 的作用与 Y2O3 相同；MgO 2 18%，添加与 MgO 类似物质 BaO 0 10%或 / 禾口 K2O 0 12%，Ba0、K20 的作用与MgO相同；F2 10 25% ；Sb2O3 0. 3 0. 6%，添加与 Sb2O3 类似物资 CeO2 0 1 %，CeO2 与 Sb2O3 相同；添加Cr2O3 0 0. 5%，作为敏化剂。采用通常的光学玻璃制造方法即可制造本发明之磷酸盐玻璃。按玻璃组分重量百分含量称量各组分原料氧化物、硝酸盐、碳酸盐、氟化物，混合均勻，放入钼金坩埚内，在硅碳棒电炉内熔制，温度1440 1480°C，时间2 6小时，搅拌、澄清、均化，降温到1400°C， 浇注到预热550 620°C的铸铁模具中，保温3小时，然后以5 8°C /小时的速率降至室温，即得到磷酸盐玻璃成品。本发明之磷酸盐玻璃具体实施例及性能详见下表
权利要求
1.一种含有5 20%氧化铝2 15%氧化钇的磷酸盐玻璃，其特征在于，其组分以及重量百分含量如下P2O5 60 80% ；Al2O3 5 20% ；Y2O3 2 15% ；MgO 2 18% ；F2 10 25% ； Sb2O3 0. 3 0. 6%。
2.根据权利要求1所述的磷酸盐玻璃，其特征在于，P2O5优选65 70%；Al2O3优选 10 15% ；Y2O3 itik 6 9%。
3.根据权利要求1所述的磷酸盐玻璃，其特征在于，添加与IO3类似物质La2O30 8% 或 / 禾口 Nb2O5 0 8%，La2O3 优选 0 6%，Nb2O5 优选 0 6%。
4.根据权利要求1所述的磷酸盐玻璃，其特征在于，添加与MgO类似物质BaO0 10% 或/和 1(20 0 12%。
5.根据权利要求1所述的磷酸盐玻璃，其特征在于，添加与Sb2O3类似物资( 0 1%。
6.根据权利要求1所述的磷酸盐玻璃，其特征在于，添加Cr2O30 0.5%。
全文摘要
一种含有5～20％氧化铝2～15％氧化钇的磷酸盐玻璃，属于光学功能材料技术领域。现有磷酸盐玻璃热膨胀系数大，而热膨胀系数大是影响磷酸盐玻璃热稳定性的主要因素。本发明之磷酸盐玻璃的组分以及重量百分含量如下P2O5 60～80％；Al2O3 5～20％；Y2O3 2～15％；MgO 2～18％；F2 10～25％；Sb2O3 0.3～0.6％。热膨胀系数α小于50×10-7/℃。添加稀土氧化物Pr2O3、Nd2O3、Eu2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3中的一种或者几种，制备磷酸盐激光玻璃。
文档编号C03C3/247GK102173584SQ20091021788
公开日2011年9月7日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者吕景文 申请人:长春理工大学