专利名称：一种新型透明钒酸盐玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明属光学材料技术领域，具体涉及一种透明钒酸盐玻璃。该玻璃在可见光区段有很高的透过性，在红外区也有良好的光学性能，可应用于光纤激光器，促进高能核聚变模拟实验的超强激光系统实现其物理指标、降低系统成本、提高系统效率。
背景技术：
光纤是20世纪人类最主要的技术成就之一，它已成为当前通讯产业的基础性设备。而光纤激光器由于更高的效率、更低的损耗和更小的体积，成为今后激光器发展的趋势。
近年来，信息通信产业以人们难以想象相象的速度飞速发展，信息传输量爆炸式扩大。目前所用的光纤网已经不能满足信息通信产业飞速发展的需要。特别是密集波分复用(DWDM)技术的使用，这个矛盾更加突出。对整个光纤网，特别是对光纤网中的光放大器要求更高。由于受激发射截面大，钒晶体以其优良的激光特性广泛应用于通讯、医疗等领域。钒晶体是激光放大器的核心功能材料，以Nd:YVO4为例，具有发射截面大(分别是Nd:YAG和Nd:YLF的2.7和10倍)、吸收系数大的优点。但受限于晶体自身的特性，它很难长大，更不能拉制光纤，所以晶体的本质在很大程度上限制了光放大器的发展。
钒酸盐玻璃虽然可以做得很大，而且易拉光纤，但传统钒酸盐玻璃象石块一样不透明，是具有金属光泽的纯黑色固体，不具有可见光区段的透过性，故在光学领域使用。本发明中，钒酸盐玻璃第一次成为了透明物。结果表明这样研制出来的钒酸盐玻璃已经具有可见光区段的较好的透过能力，玻璃整体上表现出一定的红色，而且具有潜在的激光特性，将作为光纤激光放大器的基质材料在通讯、生物科技等众多热门和关键领域中获得广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有高透光性、高吸收系数和大发射截面的透明钒酸盐玻璃及其制备方法，使之作为激光放大材料应用于国防、信息产业以及生物科技等重要领域。
本发明提出的透明钒酸盐玻璃，以传统的钒酸盐玻璃V2O5-SiO2为基础，再添加碱金属氧化物X2ONa2O+K2O+Cs2O和碱土金属氧化物MOCaO+BaO+SrO。各组份阴离子质量百分比为，V2O522～31％，SiO219～28％，X2O18～28％(其中Na2O为0～26％，K2O为0～26％，Cs2O为2～25％，且三项总和为18～28％)，MO为22～32％(其中CaO为0～25％，BaO为0～25％，SrO为0～25％，三者不同时为0，且三项总和为22～32％)。
上述钒酸盐玻璃的制备方法，是在整个熔炼过程中始终通有纯度在99％以上的氧气，保持1350～1450℃的温度，熔炼时间为1.5～2.5小时，直至玻璃生成，并将其进行澄清、均化。
待上述钒酸盐玻璃熔炼过程结束后，将其浇铸成块状，然后进行退火处理。退火温度以高于混合物(Tg+10)℃为起点，以每小时1～5℃的速度降温，直到(Tg-100)℃，然后让其自然冷却。这里Tg为玻璃软化温度。
图1为例3中钒酸盐玻璃与传统钒酸盐玻璃透过率曲线图。图中虚线为实例3中的钒酸盐玻璃透过率曲线，传统钒酸盐玻璃透过率为0，与横轴重合。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1按如下的主要物质阴离子质量百分比V2O522％；SiO228％；Na2O5％；K2O10％；Cs2O5％；CaO12％，BaO18％称量好钒酸盐玻璃原料混合均匀后加入铂坩埚中在干燥的99％以上浓度的氧气下于1400℃高温熔融2小时，在模具中浇注成形。在退火箱中从(Tg+10)℃以每小时1℃的速度降温至(Tg-100)℃后取出自然冷却。经切割、抛光即可获得所要的透明钒酸盐玻璃。
实施例2按如下的主要物质阴离子质量百分比V2O531％；SiO219％；Na2O5％；K2O16％；CaO7％，BaO11％；SrO11％称量好钒酸盐玻璃原料混合均匀后加入铂坩埚中在干燥的99％以上浓度的氧气下于1400℃高温熔融2小时，在模具中浇注成形。在退火箱中从(Tg+10)℃以每小时5℃的速度降温至(Tg-100)℃后取出自然冷却。经切割、抛光即可获得所要的透明钒酸盐玻璃。
实施例3按如下的主要物质阴离子质量百分比V2O530％；SiO220％；Na2O8％；K2O12％；Cs2O3％；CaO15％，BaO3％，SrO9％称量好钒酸盐玻璃原料混合均匀后加入铂坩埚中在干燥的99％以上浓度的氧气下于1400℃高温熔融2小时，在模具中浇注成形。在退火箱中从(Tg+10)℃以每小时1℃的速度降温至(Tg-100)℃后取出自然冷却。经切割、抛光即可获得所要的透明钒酸盐玻璃。
实施例4按如下的主要物质阴离子质量百分比V2O524％；SiO226％；Na2O2％；K2O10％；Cs2O10％；CaO5％，BaO18％，SrO5％称量好钒酸盐玻璃原料混合均匀后加入铂坩埚中在干燥的99％以上浓度的氧气下于1400℃高温熔融2小时，在模具中浇注成形。在退火箱中从(Tg+10)℃以每小时1℃的速度降温至(Tg-100)℃后取出自然冷却。经切割、抛光即可获得所要的透明钒酸盐玻璃。
权利要求
1.一种透明钒酸盐玻璃，以传统的钒酸盐玻璃V2O5-SiO2系统为基础，其特征在于还掺入有碱金属氧化物X2ONa2O+K2O+Cs2O和碱土金属氧化物MOCaO+BaO+SrO；各组份阴离子质量百分比为，V2O522～31％，SiO219～28％，X2O18～28％，MO22～32％。
2.根据权利要求1所述的透明钒酸盐玻璃，其特征在于在掺入的碱金属氧化物X2O中，各组分的阴离子质量百分比为Na2O为0～26％，K2O为0～26％，Cs2O为2～25％，且三者总和满足18～28％；掺入的碱土金属氧化物MO中，各组分的阴离子质量百分比为CaO为0～25％，BaO为0～25％，SrO为0～25％，三者不同时为0，且三者总和满足22～32％。
3.一种如权利要求1所述的透明钒酸盐玻璃的制备方法，其特征在于在整个熔炼过程中通有纯度在99％以上的氧气，保持1350～1450℃的温度，时间为1.5～2.5小时，直至玻璃生成，并将其进行澄清、均化。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于玻璃熔炼过程结束后，将其浇铸成块状，然后退火处理，退火温度以高于混合物(Tg+10)℃为起点，按每小时1～5℃的速度降温，直到(Tg-100)℃，然后让其自然冷却；这里Tg为玻璃软化温度。
全文摘要
本发明为一种新型的透明钒酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃以传统的钒酸盐玻璃V
文档编号C03C3/062GK1569705SQ20041001803
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者彭波, 范忠诚, 仇晓明, 蒋蕾, 黄维 申请人:复旦大学