本公开总体上涉及玻璃陶瓷。更具体地，本公开涉及使用激光照射在玻璃陶瓷中形成和调节局部透过率对比。
背景技术：
1、一些产品需要高度透明的孔口以在光学上彼此分离或隔离，例如，通过孔口中间的不透明材料。在现有配置中，这种光学分离可以通过精密加工不透明材料和与不透明材料不同的高度透明材料的独立部分，和然后将高度透明材料部分设置在不透明材料中来实现。然而，为实现这种光学分离而对不同材料进行精密加工和设置可能是复杂且昂贵的。因此，需要一种可漂白的单体(monolithic)玻璃陶瓷材料，其配置用于漂白以在材料的漂白区域中提供一个或多个高度透明的孔口和在材料的未漂白区域中提供高光吸收度，从而在光学隔离孔口。在预定的波长范围内提供这种光学分离将是非常有利的。
技术实现思路
1、本公开的第一方面包括一种漂白玻璃-陶瓷制品的方法，其包括：通过引导来自激光器的光束达到玻璃-陶瓷制品厚度中来照射所述本体的第一部分，以加热所述第一部分并在其中形成第一孔口，所述本体具有无定形硅酸盐玻璃相、结晶相和本体透过率，所述第一孔口在350nm至2500nm的第一波长处具有大于所述本体透过率的第一透过率，所述光束包括选自激光波段的漂白波长，在所述激光波段内，在所述漂白波长下照射后残留吸收在所述孔口中持续存在。
2、本公开的第二方面包括根据第一方面所述的方法，其中所述激光波段包括至少两个不重叠的激光波段。
3、本公开的第三方面包括根据第一方面或第二方面所述的方法，其中所述激光波段包括与所述第一波长的下端相邻和/或重叠的较低激光波段。
4、本公开的第四方面包括根据第一至第三方面中的任一个所述的方法，其中所述激光波段包括与所述第一波长的上端相邻和/或重叠的较高激光波段。
5、本公开的第五方面包括根据第一至第四方面中的任一个所述的方法，其中就透过率而言，在所述激光波段内，所述残留吸收在照射后以约5％/mm至约85％/mm的范围内在所述孔口中持续存在。
6、本公开的第六方面包括根据第一至第五方面中的任一个所述的方法，其中所述结晶相包含mxwo3物质，其中0<x<1，和其中m是插层掺杂阳离子。
7、本公开的第七方面包括根据第六方面所述的方法，其中所述mxwo3物质对应于在所述照射过程中所述漂白波长耦合到其中的主要吸收物质。
8、本公开的第八方面包括根据第七方面所述的方法，其中所述本体包含在所述照射过程中所述漂白波长耦合到其中的次要吸收物质，所述次要吸收物质不同于所述主要吸收物质，以便于提供所述残留吸收。
9、本公开的第九方面包括根据所述第八方面的方法，其中所述次要吸收物质包含化学羟基。
10、本公开的第十方面包括根据第八方面或第九方面所述的方法，其中所述次要吸收物质包含所述玻璃相的紫外(uv)吸收边缘(absorption edge)。
11、本公开的第十一方面包括根据第八至第十方面中的任一个所述的方法，其中所述次要吸收物质包含掺杂剂，所述方法进一步包括在所述照射之前用所述掺杂剂掺杂所述本体。
12、本公开的第十二方面包括根据第十一方面所述的方法，其中所述掺杂剂包含氧化物或金属形式的ce、er、tb、pr、mn、ti、cu、co、ni、fe、cr、v、ag和au的一种或多种。
13、本公开的第十三方面包括根据第十一方面或第十二方面所述的方法，其中所述本体包含小于2.5mol％的选自以下的掺杂剂：ce、er、pr、tb及它们的组合。
14、本公开的第十四方面包括根据第十一至第十三方面中的任一个所述的方法，其中所述本体包含小于0.5mol％的选自以下的掺杂剂：mn、ti、cu、co、ni、fe、cr、v、ag、au及它们的组合。
15、本公开的第十五方面包括根据第六至第十四方面中的任一个所述的方法，其中所述照射被配置为将所述本体的第一部分加热至其中结晶相的mxwo3物质基本上溶解到所述本体中的溶解温度。
16、本公开的第十六方面包括根据第十五方面所述的方法，其中所述溶解温度高于所述mxwo3物质的液相线温度。
17、本公开的第十七方面包括根据第十五方面或第十六方面所述的方法，其中所述溶解温度在约600℃至约1,100℃的范围内。
18、本公开的第十八方面包括根据所述第十五至第十七方面中的任一个所述的方法，其中所述溶解温度在约900℃至约1,100℃的范围内。
19、本公开的第十九方面包括根据第一至第十八方面中的任一个所述的方法，其中所述引导来自激光器的光束包括调节所述光束的焦点，以便在照射期间在所述本体的第一部分内不超过最高温度。
20、本公开的第二十方面包括根据第一至第十九方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器包括中红外(ir)激光器，所述光束使用多个激光器参数从中红外激光器引导。
21、本公开的第二十一方面包括根据第二十方面所述的方法，其中所述激光器参数包括在约17.5w至约39.0w范围内的激光功率。
22、本公开的第二十二方面包括根据第二十方面所述的方法，其中所述激光器参数包括在约25.0w至约30.0w范围内的激光功率。
23、本公开的第二十三方面包括根据第二十至第二十二方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器参数包括在约0.20mm至约1.50mm范围内的束斑(beam spot)尺寸。
24、本公开的第二十四方面包括根据第二十至第二十二方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器参数包括在约0.40mm至约1.0mm范围内的束斑尺寸。
25、本公开的第二十五方面包括根据第二十至第二十四方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器参数包括在约0.70s至约12.0s范围内的照射时间。
26、本公开的第二十六方面包括根据第二十至第二十四方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器参数包括在约0.40s至约8.0s范围内的照射时间。
27、本公开的第二十七方面包括根据第二十至第二十六方面中的任一个所述的方法，其中所述激光器参数被配置为形成具有目标直径的第一孔口。
28、本公开的第二十八方面包括根据第二十七方面所述的方法，其中所述目标直径在约0.2mm至约5mm的范围内。
29、本公开的第二十九方面包括根据第一至第二十八方面中的任一个所述的方法，其中所述照射还包括通过引导所述来自激光器的光束达到本体的厚度中来照射本体的第二部分，以加热所述第二部分并在其中形成第二孔口，所述第二孔口具有第二透过率，所述第二透过率在所述第一波长处大于所述本体透过率。
30、本公开的第三十方面包括根据第二十九方面所述的方法，其中所述第二孔口与所述第一孔口间隔开。
31、本公开的第三十一方面包括根据第二十九方面或第三十方面所述的方法，其中形成所述第一孔口的照射和形成所述第二孔口的照射同时进行。
32、本公开的第三十二方面包括根据第二十九方面或第三十方面所述的方法，其中形成所述第一孔口的照射和形成所述第二孔口的照射顺序进行，其间有停留时间。
33、本公开的第三十三方面包括根据第二十九至第三十二方面中的任一个所述的方法，其进一步包括将第一散热器部分与被配置为照射的本体的第一表面接触，所述第一散热器部分限定相应的第一通孔，来自激光器的光束被引导或穿过所述第一通孔以在本体中形成所述第一孔口和所述第二孔口。
34、本公开的第三十四方面包括根据第三十三方面所述的方法，其进一步包括将第二散热器部分与所述本体的第二表面接触，该第二表面与所述第一表面相对以使得所述第一散热器部分和所述第二散热器部分将本体夹在中间。
35、本公开的第三十五方面包括根据第三十四方面所述的方法，其中第二散热器部分限定相应的第二通孔，来自激光器的光束被引导或穿过所述第二通孔以在所述本体中形成所述第一孔口和所述第二孔口。
36、本公开的第三十六方面包括根据第一至第三十五方面中的任一个所述的方法，其进一步包括在所述照射之前预热所述玻璃-陶瓷制品。
37、本公开明的第三十七方面包括根据第三十六方面所述的方法，其中所述预热包括将所述玻璃-陶瓷制品加热到约100℃至约600℃范围内的预热温度。
38、本公开的第三十八方面包括根据第三十六方面所述的方法，其中所述预热包括将所述玻璃-陶瓷制品加热到约200℃至约575℃范围内的预热温度。
39、本公开的第三十九方面包括根据第三十六方面所述的方法，其中所述预热包括将所述玻璃-陶瓷制品加热到约300℃至约500℃范围内的预热温度。
40、本公开的第四十方面包括根据第一至第三十九方面中的任一个所述的方法，其进一步包括通过将所述玻璃-陶瓷制品加热到退火温度来退火所述玻璃-陶瓷制品。
41、本公开的第四十一方面包括根据第四十方面所述的方法，其中所述退火温度在阈值温度以外，以便基本上保持所述第一透过率，并且其中所述退火进一步包括：将所述退火温度保持第一持续时间，和以实质上大于炉速(furnace rate)的冷却速率将所述玻璃-陶瓷制品从所述退火温度快速冷却至室温。
42、本公开的第四十二方面包括根据第四十一方面所述的方法，其中所述第一持续时间是约12小时。
43、本公开的第四十三方面包括根据第四十方面所述的方法，其中所述退火温度包括第一退火温度和大于所述第一退火温度的第二退火温度，其中所述第一退火温度和所述第二退火温度在阈值温度以外，以便基本上保持所述第一透过率，并且其中所述退火进一步包括：将所述第一孔口加热至所述第一退火温度，将所述本体加热至所述第二退火温度，将所述本体逐渐冷却至所述第一退火温度，和以实质上大于炉速的冷却速率将所述第一孔口和所述本体从所述第一退火温度快速冷却至室温。
44、本公开的第四十四方面包括根据第四十三方面所述的方法，其中将所述本体加热至所述第二退火温度包括使用加热板(heater plate)加热所述本体，所述加热板限定与所述第一孔口对齐的至少一个通孔。
45、本公开的第四十五方面包括根据第四十三方面所述的方法，其中将所述本体加热至所述第二退火温度包括使用中红外加热器来加热所述本体。
46、本公开的第四十六方面包括根据第四十四方面或第四十五方面所述的方法，其中在将所述本体加热至所述第二退火温度期间，所述第一孔口通过传导和对流中的一种或多种主动冷却。
47、本公开的第四十七方面包括根据第四十一至第四十六方面中的任一个所述的方法，其中在退火之后，所述第一透过率降低少于5％/mm。
48、本公开的第四十八方面包括根据第四十方面所述的方法，其中所述退火进一步包括设置所述退火温度至阈值温度一段时间，以便降低所述第一透过率。
49、本公开的第四十九方面包括根据第四十方面所述的方法，其中所述退火进一步包括设置所述退火温度以逐渐地通过阈值温度，以便降低所述第一透过率。
50、本公开的第五十方面包括根据第四十八方面或第四十九方面所述的方法，其中在退火之后，所述第一透过率降低至少5％/mm。
51、本公开的第五十一方面包括根据第四十一至第五十方面中的任一个所述的方法，其中所述阈值温度在大于约460℃至约500℃的范围内。
52、本公开的第五十二方面包括根据第四十至第五十一方面中的任一个所述的方法，其进一步包括在360至450℃之间的温度下，将所述玻璃-陶瓷制品在含有硝酸钠和/或硝酸钾的浴中进行离子交换0.25小时至25小时。
53、本公开的第五十三方面包括根据第五十二方面所述的方法，其中在所述退火之后和所述离子交换之前，在第一孔口中的残留双折射(residual birefringence)小于约200nm/mm。
54、本公开的第五十四方面包括根据第一至第五十三方面中的任一个所述的方法，其中所述第一透过率可在高于所述本体透过率约1％和在所述第一波长处约91％/mm的透过率之间选择。
55、本公开的第五十五方面包括根据第二十九至第五十四方面中的任一个所述的方法，其中所述第二透过率可在高于所述本体透过率约1％和在第一波长处约91％/mm的透过率之间选择。
56、本公开的第五十六方面包括根据第一至第五十五方面中的任一个所述的方法，其中在第一波长处，所述本体透过率在约0.001％/mm至约1％/mm的范围内。
57、本公开的第五十七方面包括根据第一至第五十六方面中的任一个所述的方法，其中在约350nm至约2,500nm的波长之间延伸100nm的比率带内，所述第一透过率和本体透过率之间的比率是至少1.0×105。
58、本公开的第五十八方面包括根据第五十七方面所述的方法，其中所述比率带以450nm的波长为中心。
59、本公开的第五十九方面包括根据第一至第五十六方面中的任一个所述的方法，其中在约350nm至约2,500nm的波长之间延伸100nm的比率带内，所述第一透过率和所述本体透过率之间的比率是至少8.0×1026。
60、本公开的第六十方面包括根据第五十九方面所述的方法，其中所述比率带以1340nm的波长为中心。