技术领域
[0001] 本发明涉及一种铋铝硅酸盐玻璃材料，具体涉及一种近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料及其制备与应用。
相关背景技术
[0002] 光纤通信技术作为一门信息发展的新兴技术，由于其发展速度之快，已成为现代通讯的主要支柱之一，而传统稀土离子掺杂的光纤由于自身的限制，使其放大带宽很难突破100nm，极大地限制了数据的传输容量与速度，特别是随着大数据时代的来临，现在所需的信息容量以每年30％～60％的速度增加，在未来的十年内必将对现有的光纤通信系统形成严峻的挑战，因此，发展超宽带的光纤将十分必要。
[0003] 目前有三个光纤低损耗窗口分别在850nm、1310nm和1550nm处，其对应的损耗分别2.5dB/km、0.35dB/km和0.2dB/km。掺铋玻璃近红外发光可以覆盖1000～1700nm，其荧光半高宽超过了300nm，在实现高效宽带光纤放大器方面有潜在的优势。
[0004] 虽然目前铋掺杂铝硅酸盐玻璃的近红外发光性能已经有明显的提升，但是其发光效率低、荧光带宽难以覆盖全部低损耗窗口和荧光强度弱等问题仍然限制了铋相关的超宽带光放大器以及超宽带光源方面等应用。
具体实施方式
[0027] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 实施例1
[0029] 一种近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料，该材料由SiO2、Al2O3、CaCO3和Bi2O3高温熔融制得，其中SiO2、Al2O3、CaCO3和Bi2O3的物质的量比为：60∶10∶30∶0.5。
[0030] 上述近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料的制备方法，该方法包含：
[0031] (1)按上述物质的量比计算出各原料所需用量，在高精度电子天平上进行称取所有原料，将称量好的原料倒入玛瑙研钵中充分混合研磨15min，得到混合粉末；
[0032] (2)将混合粉末装入高纯度氧化铝坩埚(谱析光学，30mL刚玉坩埚)中，然后放入高温炉内，于1600℃下进行熔融90min，得到玻璃液；
[0033] (3)保温结束，将得到的玻璃液迅速倒在200℃下预热过的不锈钢板上，然后再将另外一块不锈钢板迅速压在玻璃液上压制2s，初步形成玻璃样品；
[0034] (4)将得到的玻璃样品放入退火炉中于750℃退火5h，以消除玻璃中的应力，冷却至室温，取出，使用金刚石切割机(中国沈阳科晶，STX202A)进行切割，样品被切割成10mm×10mm×1mm的玻璃片，使用自动精密研磨抛光机(中国沈阳科晶，UNIPOL‑802)对切割后的玻璃样品进行抛磨，抛磨时间为2h，抛磨后得到近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料。
[0035] 实施例2
[0036] 一种近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料，该材料由SiO2、Al2O3、CaCO3和Cr2O3高温熔融制得，其中SiO2、Al2O3、CaCO3和Cr2O3的物质的量比为：60∶10∶30∶0.005。
[0037] 上述近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料的制备方法与实施例1相同。
[0038] 实施例3
[0039] 一种近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料，该材料由SiO2、Al2O3、CaCO3、Bi2O3和Cr2O3高温熔融制得，其中SiO2、Al2O3、CaCO3、Bi2O3和Cr2O3的物质的量比为：60∶10∶30∶0.5∶0.005。
[0040] 上述近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料的制备方法与实施例1相同。
[0041] 实施例4
[0042] 一种近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料，该材料由SiO2、Al2O3、CaCO3、Bi2O3和Cr2O3高温熔融制得，其中SiO2、Al2O3、CaCO3、Bi2O3和Cr2O3的物质的量比为：60∶10∶30∶1∶0.005。
[0043] 上述近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃材料的制备方法与实施例1相同。
[0044] 实验例1性能测试
[0045] 分别对上述实施例1～4所制备的铋铬掺杂铝硅酸盐玻璃进行性能测试，使用稳态荧光光谱仪(爱丁堡FLS1000)在460nm波长激发下测量得到700～1600nm波长范围内的荧光发射光谱。
[0046] 如图1所示，本发明实施例1制备的近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃发光图。由图1可知，实施例1制得的玻璃得到荧光光谱的发光范围为1000～1600nm，光谱中只有一个位于1230nm处的属于Bi离子的发光峰位。
[0047] 如图2所示，本发明实施例2制备的近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃发光图。由图2可知，实施例2制得的玻璃得到荧光光谱的发光范围为700～1100nm，有一个位于800nm附近的属于Cr离子的发光峰位
[0048] 如图3所示，本发明实施例3制备的近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃发光图。由图3可知，实施例3得的玻璃得到荧光光谱的发光范围可以覆盖700～1600nm，Bi离子和Cr离子的发光中心同时存在，在光通信系统有良好的应用价值。
[0049] 如图4所示，本发明实施例4制备的近红外发光铬掺杂铋铝硅酸盐玻璃发光图。由图4可知，实施例4制得的玻璃得到荧光光谱的发光范围可以覆盖700～1600nm，Bi离子和Cr离子的发光中心同时存在，并且与实施例3相比，在1230nm处的发光强度大大增加，在光通信系统有良好的应用价值。并且，在实验过程中，CaCO3经过高温，变成了CaO和CO2，其他物质在结构上并没有变化，这也表明玻璃结构较稳定。
[0050] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
