Люминесцирующее гельное кварцевое стекло

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩЕЕ ГЕЛЬНОЕ КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО(71) Заявитель Гомельский государственный университет им. Ф.Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины(57) Люминесцирующее гельное кварцевое стекло, содержащее 2, 23, -, отличающееся тем, что его компоненты взяты при следующем соотношении, мас.23 0,01-0,03 0,0010-0,0025 2 остальное. 3675 1 Изобретение относится к составам модифицированного кварцевого стекла, а конкретно, к люминесцирующему гельному кварцевому стеклу, которое может быть использовано в качестве активной среды волоконных лазеров и усилителей инфракрасного (ИК) диапазона. Известно люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее диоксид кремния (2), оксид эрбия (Е 2 О 3) и ионы гидроксила (группы) 1. Известное стекло характеризуется большим количеством групп (0,02 мас. ) и высокой концентрацией Е 2 О 3 (10 мас. ). Оно непригодно для изготовления оптического волокна, так как высокая концентрация групп будет препятствовать вытяжке волокна и приводить к размену энергии электронного возбуждения ионов Е 3 на колебания этих групп, сопровождающееся существенным уменьшением квантового выхода люминесценции (20 ) в области 1550 нм. Наиболее близким к заявляемому является люминесцирующее гельное кварцевое стекло, содержащее(мас. ) 2-99,65 Е 2 О 3-0,25 0,1 2. Известное стекло характеризуется высоким светорассеянием,обусловленным образованием фторидно-оксидных комплексов эрбия. Величина светопотерь при 1100 нм в волокне, вытянутом из такого стекла, может превышать 1000 Дб/км. Согласно изобретению предлагается люминесцирующее гельное кварцевое стекло, обладающее низким неактивным поглощением в видимой и инфракрасной областях спектра и основной полосой люминесценции в области длин волн около 1550 нм. Технический результат изобретения заключается в повышении квантового выхода люминесценции при более низком уровне светопотерь. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в люминесцирующем гельном кварцевом стекле, содержащем 2, Е 2 О 3 и группы, компоненты стекла взяты при следующем соотношении, мас.Е 2 О 3 0,010,03 0,0010,0025 2 до 100. Согласно изобретению, получено люминесцирующее гельное кварцевое стекло с высоким квантовым выходом люминесценции в области длин волн 1550 нм. Как известно, содержание гидроксильных групп существенно влияет на свойства гельных кварцевых стекол. Большое количество групп в стекле приводит к его вспениванию при нагревании до температуры размягчения, что не позволяет использовать гельное кварцевое стекло для получения из него оптического волокна. Согласно заявляемому изобретению, полученное гельное кварцевое стекло может быть использовано для получения оптических волоконных световодов,так как имеет достаточно малое количество групп. Увеличение содержания групп более верхнего предела приводит к вспениванию стекла при вытягивании волокна (при термообработке около 1700 С, а также уменьшает квантовый выход люминесценции в результате размена энергии электронного возбуждения ионов Е 3 на колебания этих групп. Уменьшение содержания групп менее нижнего предела, во-первых, требует специальных методов обезвоживания стекла, что экономически не всегда целесообразно, во-вторых, не приводит к улучшению параметров стекла. Увеличение содержания Е 2 О 3 более верхнего предела не выгодно, так как требует большой мощности накачки для достижения инверсии при использовании данного стекла в качестве волоконных усилителей и,кроме того, приводит к повышению светорассеяния из-за сегрегации активатора. Уменьшение содержания Е 2 О 3 менее нижнего предела снижает интенсивность люминесценции и не позволяет реализовать превышение коэффициента усиления над коэффициентом потерь. Легированное эрбием кварцевое гель-стекло с пониженным содержанием О-групп получают по зольгель процессу, включающему следующие этапы гидролиз тетраэтилортосиликата (ТЭОСа) в водноспиртовой среде в присутствии соляной кислотыпри следующем мольном соотношении компонент 225 ТЭОС-0,01154,60,43 до получения золя диспергирование в золе аэросила марки Т-30(фирмы., ФРГ) на ультразвуковой установке УЗО-44-М 1 очистку полученного золь-коллоида от примесей и грита методом центробежной сепарации при скорости вращения центрифуги 3000 об/мин в течение 60 мин нейтрализацию среды водным раствором 3 литье жидкого шликера в формы из гидрофобного материала гелеобразование сушку в стационарных условиях при температуре 60 С. Высушенные гели далее прокаливались во фторсодержащей атмосфере, затем пропитывались водноспиртовыми растворами солей эрбия. Окончательная термообработка проводилась в гелии до температуры 1300 С в течение 1 ч. Для получения стекол с различными концентрациями легирующих элементов использовали пропиточные растворы на основе этилового спирта со следующими концентрациями активатора 0,02 мас.Е 2 О 3 0,04 мас.Е 2 О 3 0,06 мас.Е 2 О 3. Определение квантового выхода люминесценциипроизводилось путем сравнения интегральных интенсивностей под корректированными с учетом спектральной чувствительности аппаратуры спектрами люминесценции заявляемого стекла и эталона с учетом доли поглощенного в образцах излучения и их показателей 3675 1 преломления. Возбуждение осуществлялось полупроводниковым лазером с 980 нм. Спектры люминесценции регистрировались на спектрофлуориметре СДЛ-2. Содержание ионов гидроксила определялось по формуле Сон 0,01 он мас. ,где н-натуральный показатель поглощения в области основного колебания ионов гидроксила 2720 нм. Составы полученных люминесцирующих гельных кварцевых стекол и их квантовый выход приведены в таблице. На фиг. 1 изображен спектр поглощения кварцевого стекла состава Е 2 О 3 - 0,03 мас. , ОН - 0,0025 мас. , 2 - 99,9675 мас. , а на фиг. 2 спектр люминесценции стекла указанного состава при длине волны возбуждения 980 нм. Из заявляемого стекла были получены оптические волоконные световоды (ОВС) при температуре около 1700 С. ОВС не имели неоднородностей и пузырей, а также обладали высокими оптическими свойствами. Так,величина светопотерь при 1100 нм не превышала 20 Дб/км. Таким образом, заявляемое люминесцирующее кварцевое стекло может быть использовано в волоконных лазерах и усилителях ИК-диапазона. Составы и свойства гельных кварцевых стекол, легированных Е 2 О 3 п/п 1 2 3 4 Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.

МПК / Метки

МПК: C03C 3/06, C03C 4/12

Метки: гельное, кварцевое, стекло, люминесцирующее

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-3675-lyuminesciruyushhee-gelnoe-kvarcevoe-steklo.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Люминесцирующее гельное кварцевое стекло</a>

Похожие патенты