本发明提出一种可作为透紫外窗口材料的高损伤阈值氟磷酸盐激光玻璃及其制备方法。该制备方法以碱金属氧化物、碱土金属氧化物、氧化铝、氧化锌和五氧化二磷为主要原料成分,添加少量稀土氟化物,通过高温熔化、澄清、均化后,用漏注法成型制备玻璃毛坯,再经过退火处理,获得高损伤阈值氟磷酸盐激光玻璃材料。该玻璃材料可替代熔石英材料,加工为透镜、平面窗口和棱镜等光学元器件应用于高能、高功率激光系统,解决现有高能、高功率系统中熔石英等紫外光学元件的激光损伤问题,进一步提高激光器的负载输出能力,并有望作为透紫外光学元件用于激光驱动惯性约束核聚变试验的高功率激光器中。
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1.一种透紫外高损伤阈值的氟磷酸盐激光玻璃材料,其特征在于:原料成分及配比如下各成份配比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的透紫外高损伤阈值的氟磷酸盐激光玻璃材料,其特征在于:碱金属氧化物总和为6~20%(mol),碱土金属氧化物总和为7~15%(mol),P2O5与Al2O3的比例为7~12,所有氧化物之和与所有氟化物之和的比例为15~22;所述碱金属氧化物包括原料成分中的Li2O、Na2O和K2O,所述碱土金属氧化物包括原料成分中的MgO、CaO、SrO和BaO。
3.一种透紫外高损伤阈值的氟磷酸盐激光玻璃材料的制备方法,其特征在于:按照权利要求1确立的原料成分及配比,称取原料混合均匀,通过高温熔融、搅拌澄清、均化后,采用漏注法成型大尺寸玻璃毛坯,经退火处理,最终获得所述氟磷酸盐激光玻璃材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:(1)根据权利要求1列出的原料成分及各成分的摩尔比,计算出各成分的重量百分比,称取原料、混合均匀;(2)将混合均匀的粉料分次加入铂金坩埚中,加热熔融,熔制温度控制在1280℃左右,并用铂金叶浆搅拌器进行提升搅拌,使高温玻璃液澄清消除气泡,取样无气泡后进一步搅拌均化消除条纹;(3)待玻璃液澄清消除气泡并充分搅拌均匀后,将高温玻璃液经由坩埚底部的细长漏料嘴缓慢注入到已经预热到300℃的铜模具中进行玻璃毛坯成型;(4)将铜模具中已冷却定型的玻璃毛坯快速放入预热的马弗炉中,经过保温、退火,最后自然冷却至室温,得到高损伤阈值的氟磷酸盐激光窗口玻璃材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,将铜模具中已冷却定型的玻璃毛坯快速放入预热至退火温度的马弗炉中,先保温12小时,然后以-2℃/h的冷却速率降温100℃,再以-5℃/h的冷却速率冷却至100℃附近,关闭马弗炉电源,使玻璃样品随炉自然降温至室温。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:原料使用粒径为80~100目的干燥粉料,纯度均为特定纯,即主含量>99.9%,杂质含量Fe<2ppm,Co、Mn、Ni、V、Cr<1ppm。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,在经由坩埚底部的细长漏料嘴缓慢注入到已经预热好的铜模具中时,铜模具上方设置有耐火盖板。
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