紫外光纖包層玻璃的制備與性能研究.pdf

1、激光技術(shù)是上世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四大發(fā)明之一，由于兼具良好的單色性、相干性、方向性和高能量密度的特征，激光自問(wèn)世至今，其應(yīng)用已非常廣泛。也正因?yàn)槿绱?，光?dǎo)纖維作為激光的傳輸介質(zhì)在近年來(lái)的科技發(fā)展中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。玻璃是制造光導(dǎo)纖維的基本材料，對(duì)制造光導(dǎo)纖維的玻璃光學(xué)參數(shù)，玻璃物化性能的要求均很高，因而制造光導(dǎo)纖維包層玻璃便成了新型玻璃材料的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。 本文圍繞著紫外光纖制備技術(shù)，滿足光纖包層玻璃特殊

2、物理化學(xué)性質(zhì)的需要，確定了以硼硅酸鹽體系為基礎(chǔ)玻璃系統(tǒng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，初步確定了硼硅酸玻璃各組分含量的范圍。本文借助了DSC、FT-IR、NMR等分析測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了外摻Zr 4+玻璃的形成規(guī)律、化學(xué)穩(wěn)定性、高溫性能、熱膨脹性能、光學(xué)性能及其結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成的關(guān)系；闡明了玻璃的組成—結(jié)構(gòu)—性能三者之間的關(guān)系，初步研制成功了可用于紫外光纖包層玻璃的材料。 比較外摻含量對(duì)玻璃形成區(qū)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著外摻含量的增加，玻璃形成區(qū)

3、逐步變小。玻璃體系中各組分的變化對(duì)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性影響較大。 SiO2 、B2O3含量適宜在35-45％之間。玻璃中適當(dāng)提高Al2O3的含量，能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃中，K2O、Na2O含量過(guò)高降低了玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，K2O、Na2O含量適宜值在15％左右。而添加適當(dāng)?shù)腪rO2能顯著提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。 由于光纖在拉制過(guò)程中，易產(chǎn)生析晶，DSC曲線研究表明，具有較高化學(xué)穩(wěn)定性組成的玻璃在所需溫度范圍內(nèi)，沒(méi)有明顯的析晶峰，具有

4、較高的熱穩(wěn)定性能。 研究了玻璃的熱膨脹系數(shù)和折射率隨玻璃組分的變化。所有數(shù)據(jù)表明外摻氧化物在恰當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，化學(xué)穩(wěn)定性較好的玻璃其熱膨脹性和光學(xué)性能也能符合性能指標(biāo)。 玻璃結(jié)構(gòu)的研究對(duì)玻璃組分設(shè)計(jì)和制備工藝的優(yōu)化有著重要的指導(dǎo)意義， 通過(guò)對(duì)NMR和IR譜圖的分析，玻璃中主要存在[BO3]、[BO4]、[SiO4] 、[Al(OB)4]等多面體，當(dāng)玻璃中堿金屬含量過(guò)高時(shí)，使得原有結(jié)構(gòu)中的Si-O-Si, O-B-O連接斷裂，