光子晶体光纤预制棒的制备方法(发明)

说明书摘要权利要求书1、一种发红光的高硅氧玻璃的制造方法，采用SiO2的重量百分比含量超过95%的多孔玻璃，该多孔玻璃的孔径为1nm～20nm，纳米孔占玻璃的体积为23%～33%。

通过溶液的分次浸渍法，将该多孔玻璃浸入到含有活性稀土离子和惰性稀土离子以及其他过渡金属离子的溶液中，再在特定的温度制度和气氛中高温烧结而制备。

2、根据权利要求1所述的发红光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的溶液的溶剂为酸、水、乙醇、以及丙酮等。

3、根据权利要求2所述的稀酸为稀硝酸，稀盐酸和稀硫酸等。

4、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的活性稀土离子为铕离子。

5、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的惰性稀土离子为硝酸钇和硝酸钆。

6、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的其他过渡金属离子系指钒离子和铋离子。

7、根据权利要求1所述的分次浸渍法是指：掺杂钒离子的过程和掺杂其他金属离子的过程分开，具体而言就是将多孔玻璃先浸入到含有钒离子的溶液中，待浸泡至少20分钟后，在135摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中去。

或者是将多孔玻璃浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中，待浸泡至少1个小时后，在350摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有钒离子的溶液中去。

8、根据权利要求1所述的温度制度，是指按照如下程序升温：从室温到100摄氏度至200摄氏度区间，升温速率小于1摄氏度每分钟；必须保持100摄氏度至200摄氏度温度区间至少120分钟；100摄氏度到200摄氏度区间任一温度升温到600摄氏度到800摄氏度区间任一温度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟；必须保持600摄氏度到800摄氏度温度区间任意温度至少90分钟；从600摄氏度到800摄氏度区间任一温度升温到950摄氏度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟；必须保持950摄氏度温度至少90分钟；950摄氏度升温到1100摄氏度，升温速率小于1摄氏度每分钟；必须保持1100摄氏度温度至少45分钟。

9、根据权利要求1所述的特定气氛系指空气中或者氧化性质的气体，比如氧气。

说明书蓝紫外光激发下发红色光的高硅氧玻璃技术领域本发明涉及发光玻璃，特别是一种蓝紫外光激发下发红色光的高硅氧玻璃。

背景技术进入21世纪以来，由于蓝光LED技术的发明，人们开发出了基于蓝光LED 激发Ce：YAG荧光粉的发白光的照明显示材料，从此揭开了LED显示与照明的篇章。

最近五年来，由于紫外LED的迅猛发展，人们对于可被长波紫外LED激发的荧光材料投入极大的关注。

发光玻璃是一类重要的荧光材料，相比较荧光粉体材料，发光玻璃具有很多优点，比如易于形成各种形状，价格低廉，优良的透明性等等。

因此，发光玻璃有望在显示领域一展身手。

在研究可被蓝紫色LED激发的三基色玻璃和白光玻璃的过程中，人们主要集中于磷酸盐玻璃，硼酸盐玻璃以及氟化物玻璃等基质上，这主要是由于这些基质可以溶解较多的稀土离子而不发生团聚导致的荧光淬灭，但是，由于这些玻璃基质的化学稳定性和机械性能比较差，在实际应用中存在着很大的限制。

高硅氧玻璃是指二氧化硅含量在90%以上的玻璃，通常具有低膨胀﹑耐热冲击﹑高机械强度和化学性能稳定等优点，被视为稀土离子和过渡金属离子等掺杂的光纤的优良基质材料。

但是一个限制高硅氧玻璃实际应用的问题是激活离子浓度在高硅氧玻璃中不能掺高，否则会造成严重的浓度消光。

如何消除浓度消光从而提高稀土离子和过渡金属离子在高硅氧玻璃中的发光强度是一项具有科学意义和极大应用价值的研究课题。

几十年来，国内外的科学家们已经做了大量的研究工作，但都没有明显地增强它们的发光强度。

提高活性离子掺杂的高硅氧玻璃的发光强度的研究迫切需要创新的研究设想。

近十余年来，具有纳米孔的沸石和二氧化硅受到广泛的关注，相对于传统的发光材料，这种稀土离子和过渡金属离子掺杂的多孔材料具有更高的发光强度和量子效率。

具体的机理目前尚无定论，一般认为这些多孔材料由于具有很高的比表面积和高的孔隙率导致激活离子更容易均匀的分布于孔结构的表面。

从而避免激活离子的团簇以及激活离子激发态的浓度淬灭。

高硅氧多孔玻璃，是一种优良的硅酸盐玻璃基质材料，由于其SiO2含量在96%以上，因此其光学和机械性能与石英玻璃极为接近，事实上，早期的石英玻璃制品就是采用烧结高硅氧多孔玻璃而制得。

基于高硅氧多孔玻璃灵活的孔结构和大的比表面积，人们采用一种物理方法来均匀分散发光活性离子在多孔玻璃中的分布，抑制自发形成团簇，增强其发光强度，从而获得高强度发光的组成与石英玻璃极为接近的高硅氧发光玻璃。

对于红色发光的高硅氧玻璃，以往的研究显示其仅能被短波紫外光所激发，比较常见的是被254nm紫外光激发的高硅氧发红光玻璃。

针对于此，我们采用特定的烧结工艺和特定的共掺稀土离子和过渡金属离子，使得该类型红色发光玻璃的吸收波段拓展到长波紫外和蓝紫光区域（365nm～405nm），从而解决高硅氧发光玻璃只能被短波紫外光（300nm波长以下）激发的问题。

从而最终能利用当前市面上主流的LED产品（蓝紫外光LED），实现蓝紫外光LED激发下高硅氧玻璃的红色发光。

发明内容本发明要解决的技术问题在于提供一种发红光的高硅氧玻璃的制造方法。

按照该方法制备的高硅氧发红光玻璃在蓝紫外光激发下，能发出鲜艳的612nm 的红色光。

本发明的技术解决方案如下：一种发红光的高硅氧玻璃的制造方法，采用SiO2的重量百分比含量超过96%的多孔玻璃，该多孔玻璃的孔径为1nm～20nm，纳米孔占玻璃的体积为23%～33%。

通过溶液的分次浸渍法，将该多孔玻璃浸入到含有活性稀土离子和惰性稀土离子以及其他过渡金属离子的溶液中，再在特定的温度制度和气氛中高温烧结而制备得到。

所述的溶液为水溶液，酸溶液，乙醇溶液或者丙酮溶液。

所述的酸溶液为硝酸溶液，硫酸溶液，盐酸溶液。

所述的多种活性稀土离子系指铕离子。

所述的惰性稀土离子，必须至少包含如下两种稀土离子的一种，即：硝酸钇和硝酸钆。

所述的其他过渡金属离子系指钒离子和铋离子。

所述的分次浸渍法是指掺杂钒离子的过程和掺杂其他金属离子的过程分开，具体而言就是将多孔玻璃先浸入到含有钒离子的溶液中，待浸泡至少20分钟后，在135摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中去。

或者是将多孔玻璃浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中，待浸泡至少1个小时后，在350摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有钒离子的溶液中去。

所述的烧结过程温度制度是指：从室温到100摄氏度至200摄氏度区间，升温速率小于1摄氏度每分钟。

必须保持100摄氏度至200摄氏度温度区间至少120分钟。

100摄氏度到200摄氏度区间任一温度升温到600摄氏度到800摄氏度区间任一温度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟。

必须保持600摄氏度到800摄氏度温度区间任意温度至少90分钟。

从600摄氏度到800摄氏度区间任一温度升温到950摄氏度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟。

必须保持950摄氏度温度至少90分钟。

950摄氏度升温到1100摄氏度，升温速率小于1摄氏度每分钟。

必须保持1100摄氏度温度至少45分钟。

所述的气氛是指空气或者具有氧化性质的气体，比如氧气。

按照上述方法制备的玻璃在蓝紫色光（365nm～420nm）的激发下发出绿色的光。

附图说明具体实施方式为了更加清楚的说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

本发明发红光的高硅氧玻璃的制造方法，采用SiO2的含量超过96%的多孔玻璃，该多孔玻璃的孔径为1nm～20nm，纳米孔占玻璃的体积为23%～33%。

通过溶液的分次浸渍法，将该多孔玻璃浸入到含有多种活性稀土离子和惰性稀土离子以及其他过渡金属离子的溶液中，再在特定的温度制度和气氛中高温烧结而制备得到。

具体制备方法是将多孔玻璃浸入到含有铕离子、钇离子或者钆离子，以及铋离子的溶液中，这些金属离子均以硝酸盐，氯化物和硫酸盐的形式溶解在一定量的稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸以及乙醇和丙酮溶液中。

待浸泡至少1个小时后，取出于空气中或者干燥箱中晾干，然后在350摄氏度到650摄氏度之间干燥。

之后再将该玻璃浸入到含有钒离子的溶液中，待至少20分钟后，取出于空气中或者干燥箱中晾干，然后高温烧结。

最后得到密实透明的高硅氧玻璃。

烧结后这种玻璃在蓝紫色光的照射下发出鲜艳的红色光。

另外，也可以将多孔玻璃浸入到两种不同的溶液中的过程顺序颠倒过来，经过高温烧结也一样能得到密实透明的高硅氧发红光的玻璃。

实施例1将10.3g的硝酸铕，2.6g硝酸铋，和20.5g硝酸钆溶解于100ml的1N的稀硝酸溶液中。

将尺寸为2mm×2mm×10mm的多孔玻璃浸入该溶液中2个小时，该玻璃中二氧化硅的重量百分比为96%，孔径大小为5nm到10nm。

然后将该玻璃从溶液中取出在空气中干燥。

然后将该玻璃在350摄氏度下干燥10个小时。

待自然冷却后，再浸入到含有2.3g硫酸氧钒的20ml的水溶液中，经过20分钟后，取出于干燥箱中干燥。

待该玻璃完全干透后放置于充满氧气的烧结炉中，然后按照如下的温度制度来升温：90分钟从室温升温到100摄氏度，然后在100摄氏度保温120分钟。

150分钟从100摄氏度升温到600摄氏度，然后在600摄氏度保温90分钟。

100分钟从600摄氏度升温到950摄氏度。

然后在950摄氏度保温90分钟。

150分钟从950摄氏度升温到1100摄氏度。

然后在1100摄氏度保温45分钟。

然后关掉高温炉，使该玻璃随炉冷却。

最后得到密实无色透明的高硅氧玻璃，该玻璃在365nm紫外光的辐照下发射出鲜艳明亮的红色光。

实施例2将5.2g的硝酸铕，2.7g硝酸铈，和37g硝酸钇溶解于100ml的3N的稀硫酸溶液中。

将尺寸为2mm×2mm×10mm的多孔玻璃浸入该溶液中2个小时，该玻璃中二氧化硅重量百分比含量为96%，孔径大小为1nm到8nm。

然后将该玻璃从溶液中取出在空气中干燥。

然后将该玻璃在650摄氏度下干燥3个小时。

待自然冷却后，再浸入到含有4.5g硫酸氧钒的20ml的硝酸溶液中，经过30分钟后，取出于空气中干燥。

待该玻璃完全干透后放置于充满空气的烧结炉中，然后按照如下的温度制度来升温：175分钟从室温升温到200摄氏度，然后在200摄氏度保温120分钟。

160分钟从200摄氏度升温到750摄氏度，然后在750摄氏度保温90分钟。

100分钟从750摄氏度升温到950摄氏度。

然后在950摄氏度保温90分钟。