專利名稱：透明玻璃陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，尤其是光波導(dǎo)放大器或激光器。發(fā)明背景氟化物玻璃，尤其是美國專利No.4,674,835(Mimura et al)中的含有重金屬離子的氟化物玻璃存在某些不利的特性，從而限制了其應(yīng)用，其抗失透的性能差，結(jié)晶問題以及由此產(chǎn)生的光散射問題，以及形成大的預(yù)制件過程中的問題。在預(yù)制件的生產(chǎn)過程中，在芯部和包層之間的界面處的結(jié)晶會在最常用的制備光導(dǎo)纖維的方法中產(chǎn)生問題，因為極易產(chǎn)生不均勻成核，其結(jié)果是在芯部和包層的界面處形成結(jié)晶，尤其在拉制光導(dǎo)纖維過程中。得到的纖維因纖維中的晶體而有嚴(yán)重的散射損失。
當(dāng)將造成芯部和包層的折射率的差所需的離子加入玻璃組合物時，玻璃的失透現(xiàn)象會加劇。外加摻入雜質(zhì)時，如摻入稀土金屬離子時，還會降低玻璃的穩(wěn)定性。
Y.Wang和J.Ohwaki在“New Transparent VitroceramicsCodoped with Er3+and Yb3+for Efficient FrequencyUpconversion”，Applied Physics Letters，63(24)，3268-3270，December 13，1993中報道的玻璃陶瓷明顯在透明度方面有改善。
基于這些結(jié)果，我們假設(shè)，如果該玻璃陶瓷如上所述是透明的，那么它們也可以用作放大器和/或激光設(shè)備中的基質(zhì)。然而，我們意識到，如果玻璃陶瓷材料要作為1.3微米放大器器件的可行的基質(zhì)，那么應(yīng)從組合物中去除Yb，因為Pr(一種在這類器件的材料中常用的元素)會輕易地將電子轉(zhuǎn)移給Yb，而該轉(zhuǎn)移會使器件的效率下降。
因此，本發(fā)明的主要目的是開發(fā)一種摻有Pr時能夠表現(xiàn)出1.3微米放大器的基質(zhì)所需的出色性能的玻璃陶瓷材料。
本發(fā)明的另一個具體目的是開發(fā)光學(xué)纖維波導(dǎo)，它包括作為高折射率芯部的該玻璃陶瓷以及包圍芯部的低折射率材料的包層。發(fā)明概述在我們的最初的實驗研究中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從Wang等人的組合物中去除YbF3時，得到的玻璃在熱處理是不會在原位適當(dāng)?shù)亟Y(jié)晶以得到大小相對均一、分散均勻、顆粒非常精細(xì)的晶體從而產(chǎn)生透明材料。換言之，得到的材料并不表現(xiàn)出玻璃陶瓷本體所特有的受控的結(jié)晶。對該材料的X-射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原始玻璃暴露于450-500℃的溫度時沒有析晶峰，而且進(jìn)一步的熱處理也沒有產(chǎn)生透明的玻璃陶瓷本體。這種現(xiàn)象表明，在晶相的形成中Yb起著重要的作用，一種Wang等人沒有認(rèn)識到的作用。
進(jìn)一步的實驗研究發(fā)現(xiàn)，YbF3可以用下列兩種方法加以替換而不會改變Wang等人的玻璃的基本結(jié)晶特性或其晶相用YF3和CdF2的混合物(濃度大于Wang等人的玻璃中的濃度)替換YbF3，或者用YF3和ZnF2的混合物替換YbF3。在這兩種發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，有兩類下列的以陽離子百分比表示的組合物可以用作基礎(chǔ)玻璃玻璃I(A)玻璃II(B)SiO230 PbF222 SiO230 PbF217AlO1.515YF34 AlO1.515 YF34CdF229CdF229 ZnF25當(dāng)摻入900ppm(重量)之內(nèi)的Pr時，每種基礎(chǔ)玻璃都產(chǎn)生高光學(xué)透明度的玻璃陶瓷材料。此外，當(dāng)摻入5摩爾％之內(nèi)的LuF3時，也得到了高光學(xué)透明度的玻璃陶瓷。
經(jīng)確定，為了保證在原位產(chǎn)生合適的結(jié)晶從而產(chǎn)生具有光學(xué)清晰的透明玻璃陶瓷材料，需要存在至少3陽離子％的YF3。盡管兩種基礎(chǔ)玻璃組合物都能令人滿意地使用，但是含有ZnF2在某種程度上會改進(jìn)玻璃的熔融和結(jié)晶性能；因此，優(yōu)選含有ZnF2的玻璃。在含有ZnF2的組合物中，CdF2的含量為約21-31陽離子％。當(dāng)ZnF2不存在時，CdF2的含量為約19-34陽離子％。在含有ZnF2的組合物中，PbF2的含量為約15-25陽離子％。當(dāng)ZnF2不存在時，PbF2的含量為約19-23陽離子％。
為了確定是否可以對基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行添加和/或替換，對各種組合物組進(jìn)行了試驗。通常采用的方法包括用氟化物替換氟化物，用氧化物替換氧化物，從而維持相對恒定的陰離子比例。需要滿足下列兩個基本標(biāo)準(zhǔn)(1)玻璃會在原位結(jié)晶，形成基本上含有一種晶相而且最好能夠接受一些稀土金屬摻入的玻璃陶瓷；和(2)玻璃陶瓷具有高光學(xué)透明度。
這些試驗表明，B2O3，GeO2，P2O5和在較低程度下TiO2都能夠被替換入氧化物組合物，而不會對玻璃的結(jié)晶行為產(chǎn)生不利影響。GaF3，HfF4和InF3可以替換入氟化物組合物中。堿金屬和堿土金屬的氧化物和氟化物當(dāng)玻璃熔融體冷卻時會引起失透。含有LaF3的組合物不能很好地熔融，它甚至在1200℃也不能熔融。其他的稀土金屬表現(xiàn)出不同的影響。例如，LuF3在含量高達(dá)5摩爾％時滿足上述的兩個標(biāo)準(zhǔn)；含有GdF3的組合物在原位以兩種晶相形式結(jié)晶；而含有CeF3的熔融體在冷卻時會自發(fā)地失透。最后，某些CdS可以替換CdF2。
通過我們的實驗研究，我們發(fā)現(xiàn)，基本上不含有ZnO和ZnF2、能夠在原位結(jié)晶從而形成具有高光學(xué)透明度且基本上只含有一種晶相的玻璃陶瓷材料的原始玻璃，可以用基本上由下列用陽離子百分比表示的組份構(gòu)成的組合物制備SiO220-35 PbF219-23AlO1.510-20YF33-7CdF219-34當(dāng)原始玻璃含有3-7陽離子％ZnF2時，表現(xiàn)出高光學(xué)透明度和基本上僅含有一種晶相的玻璃陶瓷材料可以用基本上由下列用陽離子％表示的組份構(gòu)成的組合物制備SiO220-35PbF215-25AlO1.510-20 YF33-7CdF221-31ZnF23-7詞語“基本上不含有”意指玻璃不含有足以改變玻璃的化學(xué)和/或物理性能的數(shù)量的ZnF2。優(yōu)選地，ZnF2完全不存在，但是這總是不可能的，因為玻璃原料(包括加入原料的碎玻璃)中會含有作為雜質(zhì)的ZnF2。
詞語“基本上僅有一種晶相”意指玻璃陶瓷不含有足量的第二種晶相以改變玻璃陶瓷的化學(xué)和/或物理性能，尤其是其光學(xué)透明度。同樣，最佳地是指第二種晶相一點都不存在。當(dāng)含有稀土金屬離子以替換釔時，稀土金屬離子會存在于晶相中。
在本說明書和權(quán)利要求書中，詞語“基本上由……構(gòu)成”和“基本上含有……”都允許含有少量的、不會損害原始玻璃和/或最終的玻璃陶瓷的性能的無機(jī)組份。
在兩種上述的組合物中，可以存在總計17陽離子％之內(nèi)的下列比例的組份，這些組份選自0-7％BO1.5，0-12％GeO2，0-7％PO2.5，0-3％TiO-2，0-7％GaF3，0-7％HfF4，0-7％InF3，0-5％LuF3，0-3％CdCl2，和0-5％CdS。
對本發(fā)明的玻璃進(jìn)行差示掃描量熱法(DSC)測量表明，對于絕大多數(shù)組合物在400℃附近存在轉(zhuǎn)變溫度而且在450℃以上存在尖銳的結(jié)晶峰。先在DSC曲線上觀察到結(jié)晶峰的位置后，將玻璃暴露于峰附近的溫度，從而確定將原始玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ沾伤璧臒崽幚淼臏囟?。暴露的時間長短取決于相對結(jié)晶峰而采用的溫度。眾所周知，溫度愈高，結(jié)晶發(fā)生得愈快。因此，暴露的時間當(dāng)在高溫下可以短至幾分鐘，而在低于結(jié)晶峰的溫度下可以長至數(shù)小時。然而，因為在較低的溫度下晶體的生長可以更好地加以控制，以保證形成均一的、顆粒非常精細(xì)的晶體，因此可以采用在稍低于結(jié)晶峰的條件下熱處理2-8小時，而約4小時是有利的。
X-射線衍射分析表明存在一種沒有明確鑒定的晶相。該晶相結(jié)構(gòu)被假定為是M(1-x)(Y，Ln)xF2＋x的衍生物，其中M包括Pb和/或Cd，或者是(Pb，Cd)LnF3＋x的衍生物，其中每一種都類似螢石的立方晶體。(Ln指鑭系的一種稀土金屬。)在任一種情況下，都表明了稀土金屬離子在晶體中位置。
X-射線衍射分析還表明，晶體的尺寸為約100-300埃(10-30納米，0.01-0.03微米)，而且材料的晶體含量為約23-30體積％。這些數(shù)據(jù)被透射電子顯微圖所證實。
本發(fā)明的玻璃陶瓷材料在25-300℃溫度范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)經(jīng)測量為約95-112×10-7/℃。玻璃陶瓷的密度為約5.7-5.9g/cm3而折射率為約1.74-1.76。
當(dāng)摻入Pr時，熒光壽命超過100微秒是普遍的，而且某些例子中高達(dá)約160微秒，這些數(shù)值比摻入Pr3+的ZBLAN高出50％。
作為摻入劑，Pr是有吸引力的，因為它的電子躍遷在1300納米附近，所以適合制作1300納米電訊窗口的光放大器。而且已有可靠的泵浦激光器。
已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Pr3+在基礎(chǔ)玻璃中的濃度高達(dá)約500ppm(重量)(縮寫為ppmw)時，熒光壽命大于120微秒。稍高于5000ppmw便有淬滅效應(yīng)，而壽命基本上是線性下降至900ppmw時的約70微秒。
因此，下面描述的具有創(chuàng)造性的玻璃陶瓷和相容的包層或包復(fù)玻璃可用于制造光學(xué)有源器件，其中包括光放大器或激光器。這些光學(xué)有源器件包括伸長的中心元件及相容的包層或包復(fù)玻璃，該元件基本上由A或B基礎(chǔ)玻璃構(gòu)成，而包層玻璃的組成基本如下，以氧化物的重量百分比表示SiO223-30 B2O31-10 Al2O30-3PbO49-60 Li2O 0-1Na2O 0-2K2O 5-11BaO 0-8中心元件也可由金屬氧化物和金屬氟化物制成，它們選自下組0-7％BO1.5，0-12％GeO2，0-7％PO2.5，0-3％TiO2，0-2％Nb2O5，0-7％GaF3，0-7％HfF4，0-7％InF3，0-5％LuF3，0-1％LaF3，0-3％CdCl2，和0-5％CdS，它們被用來替換基礎(chǔ)玻璃中的氧化物和氟化物。約17陽離子％的總替換量是可接受的。一般，用氧化物替換氧化物，用氟化物替換氟化物。
本發(fā)明的另一方面是一種制備光學(xué)有源器件的方法。在該方法中遇到的主要困難是在成型步驟中避免形成晶體。上述的中心元件玻璃在成型步驟中會形成晶體，如果玻璃在靠近峰結(jié)晶溫度的溫度下時間過長的話。
因此，如果使用雙坩堝技術(shù)，那么具有中心元件和包層的長玻璃制品必須快速冷卻至低于峰結(jié)晶溫度的某個溫度。該溫度隨中心元件玻璃組成有所不同，但是可通過DSC或本領(lǐng)域熟知的其他方法確定。一般，峰結(jié)晶溫度在約400-500℃之間。雙坩堝技術(shù)是本領(lǐng)域中已知的，而且在許多文獻(xiàn)中有描述，例如“Fabrication of Long SingleMode and Multimode Fluoride Glass Fibers by the Double CrucibleTechnique”，Tokiwa et al.，Electronics Letters，#24，V.21，1985。
可以通過在約1分鐘內(nèi)，將雙坩堝中形成的長玻璃制品冷卻至低于峰結(jié)晶溫度的某個溫度而抑制不利的晶體生長。
如果使用擠出技術(shù)，那么玻璃制品不需要驟冷，因為擠出可在低于或等于約109.5泊的粘度下進(jìn)行，該粘度比可形成晶體的粘度高約一個數(shù)量級。
擠出技術(shù)也是本領(lǐng)域中熟知的，例如參見“Shaping of GlassMelts by Continuous Pull Extrusion”，Rammoet al.，Glastechnis-che Berichte，#3，V.67，1994。
如果在擠出后還需要對玻璃制品進(jìn)行成型處理，那么需要增加加熱和淬火步驟。
一旦玻璃制品已經(jīng)形成其最終形狀，就可在峰結(jié)晶溫度處或附近進(jìn)行結(jié)晶化過程(注意，此處所說的結(jié)晶化等于將玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷)。該溫度是有利的，因為在此溫度下人們可以控制晶體的大小、數(shù)目和間隔。因此，優(yōu)選的溫度一般是約400-500℃，而在該溫度下的時間為0.5-24小時不等。人們可以選擇一個所需的結(jié)晶化在2-8小時完成的溫度。
光學(xué)有源玻璃陶瓷制品的末端是裸露的以便中心元件能接受信號。中心元件是制品的光學(xué)有源部分。用作光放大器時，泵浦光或信號光可通入中心元件然后在通過中心元件后被接收。如果用作激光器，則泵浦光可注入中心元件，而使激光從一個或兩個末端中射出。優(yōu)選實施例的描述表I記錄了許多以陽離子％表示的玻璃組合物，這些組合物闡明了根據(jù)實驗室的研究而得到的本發(fā)明。用純氧化物、氟化物、氯化物和硫化物制備批量為25克的配合料，手工將各組份混合在一起，然后加入30cm3的鉑坩堝中。
以前的試驗已確定，優(yōu)選的PrF3的濃度為約200-500ppmw。在這些試驗熔融體中，各配合料都摻入200ppm PrF3。將坩堝轉(zhuǎn)移至爐中，在1000-1200℃操作半小時。所有的化合、混合和熔融都于手套箱中在于氮氣氛下進(jìn)行。盡管這些玻璃并不需要在惰性條件下熔融，但是，因為有高濃度的鎘，所以出于安全性的考慮導(dǎo)致在實踐中將熔融體限定在箱內(nèi)。
在熔融后，大多數(shù)組合物是清澈的、中等流體狀、靜態(tài)的液體。當(dāng)傾倒在不銹鋼坯上時，得到的板會碎成小碎塊，破碎的原因據(jù)推測是由于在其中形成了一些晶體?？梢詽茶T更大的、尺寸為5×1×1的板塊而不破裂，這種能力被認(rèn)為是由于制品的體積較大時在冷卻過程中會受到部分退火。當(dāng)材料要被切割和拋光以供測試時，需要更充分的退火。
如上，在DSC曲線上確定結(jié)晶峰的位置后，確定施加于各種玻璃的結(jié)晶熱處理溫度。玻璃樣品被加熱至峰附近的溫度，暴露的時間長短取決于相對峰結(jié)晶溫度而采用的熱處理溫度。
在表I中玻璃組合物是在基礎(chǔ)玻璃A和B中替換不同的組份(用陽離子％表示)而形成的。如上所述，結(jié)晶熱處理溫度包括約以結(jié)晶峰為中心的溫度范圍。因為組合物中的每個變化都會使Tg和玻璃的結(jié)晶峰發(fā)生漂移，因此每種材料的熱處理都有所不同。以℃表示的每種組合物的熱處理范圍包括從結(jié)晶峰開始到結(jié)束之間的溫度。某些組合物的熱處理溫度范圍的寬度記錄在表I中。最后，還記錄了結(jié)晶產(chǎn)物是否表現(xiàn)出所需的光學(xué)透明性以及是否含有顆粒極精細(xì)的單結(jié)晶相(是/否)。
表 I實施例 基礎(chǔ)玻璃替換 熱處理 產(chǎn)物1002-27-11 B無 442-463有1002-31-42 A無 455-466有1002-3-33 A7.5ZnO替換Al2O3無1002-7-24 A5LiF替換PbF2無1002-7-35 A5NaF替換PbF2無1002-7-46 A5ZrF4替換PbF2無1002-7-57 A5HfF4替換PbF2有1002-7-68 A5SnF2替換PbF2無1002-7-79 A5SnO替換SiO2無1002-7-810 A5ZrO2替換SiO2無1002-7-911 A2.5Ta2O5替換SiO2無1002-9-112 A2.5Nb2O5替換SiO2無1002-9-313 A5GaF3替換PbF2有1002-11-114 A2GdF3替換PbF2有1002-11-315 A5LuF3替換PbF2有1002-11-416 A2InF3替換PbF2439-456有1002-11-517 A2NbO2.5替換PbF2410-451有1002-11-718 A5PO2.5替換SiO2461-477有934-149-519 B5RbF替換ZnF2無934-149-620 B5SrF2替換ZnF2無934-149-721 B5BaF2替換ZnF2無934-149-822 B5CaF2替換ZnF2無934-149-923 B5LaF3替換ZnF2無934-151-124 B5InF3替換ZnF2469-492有934-151-225 A5BO1.5替換AlO1.5403-420有934-151-326 A10GeO2替換SiO2465-479有934-151-527 A2.5CdS替換CdF2448-461有934-151-628 A1TiO2替換SiO2445-458有1002-55-529 B3CdCl2替換CdF2440-460有對基礎(chǔ)玻璃B進(jìn)行了化學(xué)分析。其配合料在鉑坩堝中于1000℃熔融30分鐘。
元素配合料，重量％熔體，重量％Si 6.9 5.3Al 3.3 3.6
Cd 26.7 28.9Pb 28.9 30.6Y2.9 3.3Zn 2.7 3.0F17.8 12.8這些數(shù)據(jù)意味著，基本上只有Si和F在熔融過程中損失。因為F/Si的損失比例約為4，所以可以合理地認(rèn)為，在該熔融條件下SiF4是主要的揮發(fā)性產(chǎn)物。
本發(fā)明的玻璃良好的抗失透性使得可以生產(chǎn)大預(yù)制件。因此，在最常用的制備光學(xué)纖維波導(dǎo)管的方法中可以避免在生產(chǎn)預(yù)制件過程中在芯部和包層之間的界面發(fā)生結(jié)晶。這種特性導(dǎo)致的研究已發(fā)現(xiàn)，具有比本發(fā)明的玻璃陶瓷更小的折射率，但是又表現(xiàn)出與本發(fā)明的原始玻璃和玻璃陶瓷相容的線性熱膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度和粘度性能的包層玻璃，從而可以制造光學(xué)纖維波導(dǎo)管。
我們在K2O-PbO-B2O3-SiO2體系中發(fā)現(xiàn)了一族具有必要的性能的玻璃。它們具有1.67-1.73的折射率，在25-300℃溫度范圍內(nèi)線性熱膨脹系數(shù)為98-110×107/℃，轉(zhuǎn)變溫度為390-425℃，而軟化點為475-525℃。
可行的玻璃組合物范圍列于下面，以氧化物的重量百分比表示SiO223-30 B2O31-10 Al2O30-3PbO49-60 Li2O 0-1Na2O 0-2K2O 5-11BaO 0-8以氧化物的重量百分比表示的可行的玻璃組合物的例子列于下表II中。還列出了折射率(η)，在25-300℃溫度范圍內(nèi)以×10-7/℃表示的線性熱膨脹系數(shù)(Exp)，以℃表示的軟化點(S.P.)和轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
配合料的成分以1000克的批量進(jìn)行混合，在湍動混料器中充分混合，再倒入鉑坩堝。將坩堝轉(zhuǎn)移至1200℃的爐中，配合料熔融3小時。將熔融體夾心式地混合，然后倒在鋼板上形成尺寸約為6″×6″×0.5″(約15×15×1.25厘米)的玻璃片。最后，玻璃片在400℃退火。
表II
在玻璃中含有Sb2O3，以發(fā)揮澄清劑的常規(guī)作用。應(yīng)理解，可以用其他澄清劑如As2O3，鹵化物和硫酸鹽加以替換。也應(yīng)看出，可以用少量的Li2O和/或Na2O替換K2O。這種替換可以改進(jìn)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。同樣，少量BaO可以替換PbO以改變玻璃的折射率。
最佳透明玻璃陶瓷是摻入約200-500ppmw PrF3的玻璃B。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，包括具有第一末端和第二末端的長中心元件，該中心元件由透明的、基本不含ZnO和ZnF2、并具有高光學(xué)透明度的玻璃陶瓷構(gòu)成，該玻璃陶瓷基本上僅含有由下列以陽離子百分比表示的組份構(gòu)成的一種晶相SiO220-35PbF219-23AlO1.510-20YF33-7CdF219-34而且PrF+3的濃度為約50-650ppm；以及覆蓋該長中心元件的但露出該第一末端和第二末端的透明玻璃，該透明玻璃基本上由下列以氧化物的重量百分比表示的組份構(gòu)成SiO223-30B2O31-10Al2O30-3 PbO 49-60Li2O 0-1 Na2O0-2K2O 5-11 BaO 0-8
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，PrF+3的濃度為約200-550ppmw。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，在該中心元件中還含有總計17陽離子％之內(nèi)的至少一種下列的組份，這些組份選自0-7％BO1.5，0-12％GeO2，0-7％PO2.5，0-3％TiO2，0-2％Nb2O5，0-7％GaF3，0-7％HfF4，0-7％InF3，0-5％LuF3，0-1％LaF3，0-3％CdCl2，和0-5％CdS。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，該光學(xué)有源玻璃陶瓷制品是光導(dǎo)纖維放大器。
5.一種光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，包括具有第一末端和第二末端的長中心元件，該中心元件由透明的、并具有高光學(xué)透明度的玻璃陶瓷構(gòu)成，該玻璃陶瓷基本上僅含有由下列以陽離子百分比表示的組份構(gòu)成的一種晶相SiO220-35PbF215-25AlO1.510-20YF33-7CdF221-34ZnF23-7而且PrF+3的濃度為約50-650ppm；以及覆蓋該長中心元件的但露出該第一末端和第二末端的透明玻璃，該透明玻璃基本上由下列以氧化物的重量百分比表示的組份構(gòu)成SiO223-30B2O31-10Al2O30-3 PbO49-60Li2O 0-1 Na2O 0-2K2O5-11 BaO0-8
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，在該中心元件中還含有總計17陽離子％之內(nèi)的至少一種下列的組份，這些組份選自0-7％BO1.5，0-12％GeO2，0-7％PO2.5，0-3％TiO2，0-2％Nb2O5，0-7％GaF3，0-7％HfF4，0-7％InF3，0-5％LuF3，0-1％LaF3，0-3％CdCl2，和0-5％CdS。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，該光學(xué)有源玻璃陶瓷制品是光導(dǎo)纖維放大器。
8.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，該光學(xué)有源玻璃陶瓷制品是激光器。
9.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，該光學(xué)有源玻璃陶瓷制品是光導(dǎo)纖維放大器。
10.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，該光學(xué)有源玻璃陶瓷制品是激光器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該成型步驟是用雙坩堝技術(shù)進(jìn)行的，其中在成型過程中該中心元件和覆蓋該中心元件的透明玻璃都被加熱至約800-1300℃的溫度，而且形成的玻璃在1分鐘之內(nèi)被驟冷至低于峰結(jié)晶溫度的某個溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)有源玻璃陶瓷制品，其特征在于，PrF+3的濃度為約200-550ppmw。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該加熱步驟是在預(yù)選定的該中心元件玻璃的峰結(jié)晶溫度附近進(jìn)行，而且預(yù)選定的時間為約0.5-24小時。
14.一種制造光學(xué)有源玻璃陶瓷制品的方法，其特征在于，包括步驟形成伸長的、具有第一末端和第二末端的玻璃體，即透明玻璃構(gòu)成的中心元件，該透明玻璃基本上僅含有由下列以陽離子百分比表示的組份SiO220-35PbF219-23AlO1.510-20YF33-7CdF219-34ZnF23-7而且PrF+3的濃度為約50-650ppm；以及，覆蓋該長中心元件的但露出該第一末端和第二末端的透明玻璃，該透明玻璃基本上由下列以氧化物的重量百分比表示的組份構(gòu)成SiO223-30 B2O31-10Al2O30-3 PbO49-60Li2O 0-1 Na2O 0-2K2O5-11BaO0-8；和在預(yù)定時間內(nèi)和預(yù)定的溫度下加熱該伸長的玻璃體，將該中心玻璃元件轉(zhuǎn)變成具有高光學(xué)透明度并且基本上僅含一種晶相的透明玻璃陶瓷。
全文摘要
公開了光學(xué)有源玻璃陶瓷制品。它們基本不含ZnO和ZnF
文檔編號G02B6/00GK1148034SQ9610616
公開日1997年4月23日 申請日期1996年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者N·F·博雷爾利, L·K·利尼利厄斯, M·A·紐豪斯, P·A·蒂克 申請人:康寧股份有限公司