发明名称 掺杂稀土族氟化盐玻璃以及玻璃陶瓷制品
摘要 本发明系关于掺杂稀土族元素氟化物玻璃组成份以及由该组成份制造出玻璃陶瓷光学物体之方法,该物体例如为光纤波导,光纤雷射以及主动光纤放大器,其应用于1300 nm以及1550nm通讯频窗中。本发明组成份包含Pr3+及/或 Dy3+浓度在300-2000ppmw之间以及Ag+在500-2000ppmw之间;或Er3+浓度在500-5000ppmw之间以及Ag+浓度在0-2000 ppmw之间。单价银产生电荷平衡玻璃陶瓷晶体。这些组成份当存在高浓度稀土族离子掺杂剂时显现出减小或不存在稀土族离子离子聚集以及萤光猝灭效应。
申请公布号 TW506951 申请公布日期 2002.10.21
申请号 TW087108781 申请日期 1998.06.02
申请人 康宁公司 发明人 沾母靠佛半及;尼可法西包锐里;罗伦凯克尼流;强怀特欧客诺;保罗亚色狄克
分类号 C03C3/074 主分类号 C03C3/074
代理机构 代理人 吴洛杰 台中巿太原路二段二一五巷一弄八号
主权项 1.一种光学物体,其包含透明玻璃陶瓷心蕊,该玻璃陶瓷心蕊只具有一种晶相,以阳离子百分比表示包含:SiO2 20-40;AlO1.5 10-20;CdF2 19-34;PbF2 19-25;ZnF2 0-7;REF 3-10;RE 300-5000 ppmw;Ag+ 0-2000 ppmw;其中高达5%莫耳比CdS或3%莫耳比CdCl2能够替代等数量之CdF2,或等数量之氧化物能够替代氟化物;其中REF至少为一种之YF3(3-7),GdF3(3-7)及LuF3(4-15),以及RE至少一种Pr3+,Dy3+,以及Er3+;以及透明玻璃包层以氧化物重量百分比表示包含:SiO2 25-35;Al2O3 3-5;CdF2 12-16;PbF2 40-50;ZnF2 4-8;Bi2O3 0-10。2.依据申请专利范围第1项之物体,其中PbF2 19-23;ZnF2 0;Er3+ 0;至少一种Pr3+以及Dy3+(300-2000 ppmw);以及Ag+ 1000-2000 ppmw 。3.依据申请专利范围第1项之物体,其中CdF2 21-31;ZnF2 3-7;Er3+ 0;至少一种Pr3+以及Dy3+(300.2000 ppmw);以及Ag+ 1000-2000 ppmw。4.依据申请专利范围第1项之物体,其中PbF2 19-23;ZnF2 0;Er3+ 500-5000 ppmw;Pr3+ 0;Dy3+ 0。5.依据申请专利范围第1项之物体,其中PbF2 21-31;ZnF2 3-7;Er3+ 500-5000 ppmw;Pr3+ 0;Dy3+ 0。6.依据申请专利范围第1项之物体,其具有第一及第二端部,其中包层覆盖心蕊表面,但是第一及第二端部暴露出 。7.依据申请专利范围第2项之物体,其中Ag+在(700-1000 ppmw)范围内。8.依据申请专利范围第3项之物体,其中Ag+在(700-1000 ppmw)范围内。9.依据申请专利范围第1项之物体,其中心蕊包含总量高达17%阳离子百分比,其至少由一种由(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,(0-15%) BiF3,(0-1%) LaF3,(0-3) CdCl2,及(0-5%) CdS种类选取出。10.依据申请专利范围第1项之物体,其中Ag+由至少一种氟化银(AgF),氧化银(Ag2O)以及硝酸银(AgNO3)所提供。11.依据申请专利范围第1项之物体,其中该物体为光学波导纤维。12.依据申请专利范围第11项之物体,其中光学波导纤维为单模光纤。13.一种制造光学纤维波导之方法,其包含下列步骤:将流体状态之心蕊玻璃组成份加入双坩埚高温炉内侧坩埚内,该内侧坩埚由传输区域所构成,该心蕊玻璃组成份具有一个液相线温度;提供具有一个液相线温度之包层玻璃于双坩埚高温炉之外侧坩埚中,在高温炉中包层玻璃具有充份之刚性以包含液态心蕊;在于该双坩埚高温炉中保持一部份心蕊玻璃及包层玻璃于一个温度下,该温度分别在或高于液相线温度使得并无心蕊或包层玻璃与分别地低于心蕊或包层液相线温度之双坩埚白金壁面接触;在传输区域出口处保持该流体心蕊于瑞利(Rayleigh)不稳定区域中以使心蕊由传输区域产生滴状流动;由高温炉出口引取出光纤,其由含有心蕊之包层所构成;将该光纤冷却至低于其液相线之温度,其中心蕊玻璃及包层玻璃组成份分别由申请专利范围第1项之透明玻璃陶瓷心蕊及透明玻璃包层组成份所构成。14.依据申请专利范围第13项之方法,其中更进一步包含将光纤陶瓷化之步骤,其在光纤冷却低于液相线温度后进行。15.一种制造光纤波导之方法,该光纤波导由心蕊以及包层所构成,该方法包含下列步骤:a)形成具有第一及第二端部之玻璃物体,其包含由透明玻璃所构成之中央构件,该玻璃以阳离子百分比表示包含:SiO2 20-40;AlO1.5 10-20;CdF2 19-34;PbF2 19-23;ZnF2 0-7;其中高达5%莫耳比CdS或3%莫耳比CdCl2能够替代等数量之CdF2,或等数量之氧化物能够替代氟化物;至少一种稀土族元素氟化物YF3(3-7),GdF3(3-7)及LuF3(4-15),其中该稀土族元素氟化物总量为(3-15);至少一种Pr3+及Dy3+,其浓度在300至2000 ppmw;Ag+浓度在500至2000 ppmw范围内;以及透明玻璃覆盖该拉伸中央构件之表面而暴露出第一及第二端部,该透明玻璃以氧化物重量百分比表示包含:SiO2 25-35;A12O3 3-5;CdF3 12-16;PbF2 40-50;ZnF2 4-8;Bi2O3 0-10。b)对拉伸玻璃物体加热至预先决定温度下历时预先决定之时间使该中央玻璃构件转变为透明光学清澈玻璃陶瓷,该玻璃陶瓷只含有一种晶相。16.依据申请专利范围第15项之方法,其中形成步骤使用双坩埚法进行,更进一步地在形成过程中中央构件玻璃以及透明玻璃覆盖层均加热至1000-1200℃范围内以及所形成玻璃具有尖峰结晶温度,其在小于1分钟内被猝冷至低于尖峰结晶温度。17.依据申请专利范围第16项之方法,其中加热步骤进行系使用预先决定温度以及历时预先决定时间,该温度接近中央构件玻璃之尖峰结晶温度以及预先决定时间在1/2至24小时范围内。图式简单说明:图1为曲线图,显示出本发明实施例数项具有及不具有Ag范例性组成份之B/A比値(量测交互弛张性)为Pr3+浓度(以ppmw表示)之函数,其显示出对于含有Ag之组成份在较高Pr3+浓度时将减小交互弛张性;图2显示出曲线图表示ZBLAN玻璃标准之频谱增益频带以及本发明实施例物体相对较为宽广之频谱增益频带;图3为组成份图,其显示出数项本发明组成份实施例之组成份范围;图4为本发明一项实施例之掺杂稀土族元素氟化心蕊光学玻璃(FROG)温度与黏滞性关系曲线图,其显示出玻璃与玻璃陶瓷组成份间之黏滞性差値;图5为本发明实施例包层玻璃温度与黏滞性关系曲线图;图6A显示出在双坩埚中在不同位置处玻璃相对温度;图6B示意性地显示出本发明实施例双坩埚之外侧坩埚,其包含内侧坩埚中心环在颈部区域中;图6C示意性地显示出本发明实施例双坩埚高温炉之内侧坩埚;以及图6D示意性地显示出本发明实施例具有冷却环两个区域之高温炉。
地址 美国
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