稀土光学玻璃
稀土光学玻璃
图4是掺铒、掺镱浓度相 同,为0.1 at.%和0.5 at.%, 掺钕浓度分别为0.1 at.%、 0.3 at.%和0.5 at.%的3种 铒镱钕共掺硅酸盐玻璃折 射率随波长变化的曲线. 可以看出,掺钕浓度为 0.1at.% 0.3 at.% 0.1at.%和0.3 at.%的样品 在496 nm同样出现折射率 的极小值;当掺钕浓度增加 到0.5 at.%时,此现象消失, 但极大值出现在514 nm附 近,同样表明该样品吸收带 向长波方向移动.
光学纤维
三、磁光玻璃
磁光玻璃是具有磁光效应的一类玻璃.即它在磁场 作用下通过光时能产生偏转面旋转的现象. 磁光玻璃要求有高的费尔德常数。 磁光玻璃分为正旋(逆磁性)玻璃和反旋(顺磁性)玻 璃两类.前者含大量Pb2+、Te2+、Sb2+、Sn2+等抗 磁性离子，用重火石玻璃和硫化砷玻璃作基础系 统。反旋玻璃含顺磁离子Ce3+、Pr3+、Dy3+、 Tb3+、Eu3+等.色散大的Ce3+、Pr3+、Eu3+或P值大 的Dy3+、Tb3+的玻璃，其费尔德常数都大，而且 玻璃中稀土离子含量较大。
发光玻璃
稀土光学玻璃的发展与现状
20世纪20年代稀土光学玻璃就问世了， 距今已经快有近百 年的历史了，1925年美国开始研究硼酸盐的稀土光学玻璃， 1938年又创造了高折射、低色散特性的含镧光学玻璃，从 而扩大了光学玻璃的光学常数范围。二次世界大战后，稀土 在光学玻璃中的应用日益广泛。随后，世界各国都纷纷进行 镧硼酸盐 系光学玻璃的研究，生产和应用。至今，这种玻 璃材料向着更高级的系列化趋势迅速发展。 我国对稀土玻璃的研究起步较晚，技术上与其他国家的差别 还比较大，我国是最大的光玻冷加工国，稀土光玻精密型料 产品需求巨大。但是由于稀土光学玻璃精密型料技术难度高， 此前国内生产企业与科研机构一直未能掌握，致使稀土光学 玻璃精密型料全部依赖进口。日本等少数发达国家应用技术 几乎垄断了稀土光学玻璃精密型料的市场。
稀土玻璃用途
稀土玻璃用途
稀土玻璃是添加了稀土元素的玻璃，主要由硼酸、硅酸和稀土元素酸化物混合而成。
由于稀土元素具有特殊的化学物理性质，稀土玻璃具有一些独特的性质和应用。
首先，稀土玻璃具有色彩鲜艳、透明度高的特点。
由于稀土元素的固溶作用，玻璃中出现颜色的方式与普通的着色玻璃有所不同。
通常，着色元素通过分离在晶界处形成的晶粒来实现着色，这种着色方式会引起光的散射，因此其透明度就会降低。
而稀土玻璃中的稀土元素粒子分布均匀，并且是在玻璃熔体中稳定存在的，因此它可以保持高透明度。
稀土玻璃的第二个独特性质是其荧光效应。
不同的稀土元素可以发生不同颜色的荧光，其发射光谱在紫外线激发下呈现出强烈的荧光，这种特性被应用于荧光灯和其他照明设备的制造。
稀土玻璃的荧光性能取决于其稀土元素的类型和浓度，因此可以通过调整化学成分来实现不同的荧光色谱。
除了良好的透明性和荧光效应，稀土玻璃还具有极高的抗辐射性。
在核工业和航空航天等领域需要使用的玻璃一般都需要具有良好的抗辐射能力，而稀土玻璃中的稀土元素可以吸收辐射能量，从而减缓由于辐射引起的玻璃破坏速度，因此广泛用于核辐射测量仪器或者核燃料盒。
此外，稀土玻璃还可以制成红外玻璃，因为很多稀土元素具有特殊的光学吸收带，
用于制备红外玻璃。
另外，稀土玻璃还可以用于制造光纤放大器和光纤通信器件，因为其稀土元素具有很强的光学放大效应。
总的来说，稀土玻璃具有一系列独特的性质，其透明性、荧光效应、辐射性和光学放大效应等性能，使其广泛应用于荧光灯、核燃料测量、核燃料储存、航天航空、红外光学等领域。
光学玻璃成分
光学玻璃成分一、引言光学玻璃是一种非常重要的材料，广泛应用于光学领域，如透镜、棱镜、窗户等。
它具有优良的透明性、抗化学腐蚀性和高温稳定性等特点。
本文将详细介绍光学玻璃的成分。
二、硅酸盐玻璃硅酸盐玻璃是最常见的光学玻璃，它由硅酸盐和其他氧化物组成。
其中，硅酸盐占据主导地位，通常占总量的60%~75%。
其他氧化物包括碱金属氧化物（如Na2O和K2O）、碱土金属氧化物（如CaO和MgO）、铝氧化物（如Al2O3）和稀土氧化物等。
这些氧化物可以改变硅酸盐玻璃的性质，例如提高其抗冲击性能和耐磨性能。
三、草酸钙玻璃草酸钙玻璃是一种通过将草酸钙加入到硼硅酸盐基质中制备而成的光学玻璃。
它具有优良的光学性能和化学稳定性，适用于高温和高压环境。
草酸钙玻璃的成分包括硼氧化物、硅氧化物、钙氧化物和草酸钙等。
四、锗玻璃锗玻璃是一种由纯锗或含有少量其他元素（如硅和铝）的锗合金制成的光学玻璃。
它具有高折射率和低色散性质，适用于制造高性能透镜。
锗玻璃的成分主要包括锗元素和其他掺杂元素。
五、氟化物晶体氟化物晶体是一种由碱金属氟化物（如KF、NaF和LiF）和稀土元素组成的光学材料。
它们具有优良的透明度、低色散性能和高折射率等特点，适用于制造激光器和光学器件。
其中，最常见的氟化物晶体包括氟化镁、氟化钠、氟化铝等。
六、非晶态材料非晶态材料是一种没有定型结构的材料，其原子排列呈无规则状态。
它们具有优良的光学性能和化学稳定性，适用于制造高性能光学器件。
非晶态材料的成分包括硅、锗、磷和硼等元素。
七、结论以上是关于光学玻璃成分的详细介绍。
不同种类的光学玻璃由不同的元素组成，这些元素可以影响其物理和化学性质。
在实际应用中，选择合适的光学玻璃材料非常重要，它将直接影响到光学器件的性能和稳定性。
光学玻璃抛光用稀土抛光粉的制备
光学玻璃抛光用稀土抛光粉的制备α黄绍东1,刘铃声2,李学舜1,李培忠1,郭殿东1(11包头天骄清美稀土抛光粉有限公司,内蒙古 包头 014010;21包头稀土研究院,内蒙古 包头 014010) 摘 要:以碳酸稀土为原料制备稀土抛光粉,研究了焙烧、分级等工艺条件对制备光学用高性能稀土抛光粉的影响。
通过抛光机理,分析影响抛光粉抛光能力的因素,从而找出最佳工艺条件,生产出适合光学玻璃抛光的高性能稀土抛光粉。
关键词:碳酸稀土;稀土抛光粉;制备中图分类号:TQ13313 文献标识码:A 文章编号:100420277(2002)0620046204 目前国内生产稀土抛光粉的工艺主要是采用氟碳铈矿精矿直接焙烧、筛分后制备,此种方法工艺简单,生产成本低,产品中杂质含量高,而且有放射性,因而产品档次较低。
另一种常用方法是国内企业70年代就开始使用的,以氯化稀土为原料,经过转型、焙烧、筛分后制备,该方法生产的稀土抛光粉因其工艺较难控制,产品质量很不稳定,而且其杂质含量也较高,抛光效果较差,仍属中低档产品。
从国内的生产现状来看,主要是采用氟碳铈矿、氯化稀土等为原料,而且焙烧、分级制度不太稳定,产品主要适用于一些精度不高的领域,或用于高级光学玻璃的粗磨,而高档领域的的抛光主要使用的是进口产品。
抛光粉的生产工艺,应满足抛光效率高、抛光质量好、制造工艺合理、无毒、成本低、适用性强等特点。
由文献[1、3]可知,选择合理的合成中间体及焙烧制度是制备高性能稀土抛光粉的关键。
因此,本文以碳酸稀土为原料,采用合理的工艺控制,试图通过对影响抛光粉质量的关键环节焙烧、分级等工艺的研究,找到一种工艺稳定,效率较高,能供光学仪器、装置等较高档领域使用的高性能的稀土抛光粉,来满足国内高档领域的要求。
1 实验部分111实验原料实验原料为碳酸稀土,R EO含量≥42%。
112 实验方法碳酸稀土经焙烧、粉碎、分级后的产品,按1∶710(质量比),在室温25℃左右,以自动搅拌、自动加料的方式,对B ak7光学平面玻璃进行抛光检测。
稀土掺杂光功能玻璃及器件应用(特邀)
第49卷第12期 Vol.49No.12红外与激光工程I n f r a r e d a n d L a s e r E n g i n e e r i n g2020年12月Dec. 2020稀土掺杂光功能玻璃及器件应用（特邀）何冬兵，胡丽丽，陈树彬，唐景平，王标，张丽艳，王欣(中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201810)摘要：稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。
由于稀土离子的独 特性能，使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件，均在高功率激光系统发挥着重要作 用。
掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃，具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均勾制备特 性，分别是1u m和1.5u m人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料；光致热折变玻璃及 体光栅器件，可实现波长选择和模式选择功能，具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点, 是高功率激光系统中重要的、多功能元器件，文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光 玻璃,掺斜嶙酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展关键词：激光玻璃；掺钕玻璃；掺斜玻璃；光致热折变玻璃；体布拉格光柵；人眼安全激光器 中图分类号：T Q171.73 文献标志码：A D O I：10.3788/I R L A20201081Rare earth ions doped optical functional glass and application {Invited)H e D o n g b i n g，H u Lili，C h e n S h u b i n，T a n g J i n g p i n g，W a n g B i a o,Z h a n g L i y a n，W a n g X i n(S h a n g h a i Institute o f O p t i c s a n d F i n e M e c h a n i c s, C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s, S h a n g h a i 201800, C h i n a)A b s t r a c t:T h e l u m i n e s c e n c e a n d laser properties o f rare earth are p r o d u c e d b y the transition o f4f electrons b e t w e e n different e n e r g y levels.D u e to its special properties,rare earth ions d o p e d optical-functional glass h a v e p l a y e d i m p o r t a n t roles in h i g h p o w e r laser s y s t e m,w h e t h e r as active o r p a s s i v e c o m p o n e n t s.N d3+,d o p e d p h o s p h a t e laser glass,w h i c h h a v e h i g h rare earth ion d o p i n g c o n c e n t r a t i o n,p r e paration characteristics w i t h large size a n d h i g h u n i f o r m i t y,c a n b e u s e d in h i g h e n e r g y laser as a n i m p o r t a n t gai n m e d i u m m a t erial;V o l u m eB r a g g grating b a s e d o nC e v-d o p e d P h o t o-T h e r m o-R e f r a c t i v e glass,is a multifunctional optical c o m p o n e n t s in h i g h p o w e r laser s y s t e m,o w i n g to its excellent w a v e l e n g t h a n d a n g u l a r selectivity,h i g h diffraction efficiency,h i g h t h e r m a l stability a n d h i g h d a m a g e t h r e s h o l d.In this p a p e r the latest p r o g r e s s o f N d3+,E r3+d o p e d p h o s p h a t e laser glass a n d V o l u m e B r a g g grating b a s e o n C e3+-d o p e d P h o t o-T h e r m o-R e f r a c t i v e glass w e r e r e p o r t e d.K e y w o r d s:laser glass;N d3*-d o p e d p h o s p h a t e laser glass;E r3+-d o p e d p h o s p h a t e laser glass;P h o t o-T h e r m o-R e f r a c t i v e glass;v o l u m e B r a g g g rating;e y e-safe laser收稿日期:2020-1卜10;修订日期:2020-12-14作者简介:何冬兵（1979-)，男，副研究员，博士，主要从事特种光功能玻璃方面的研究。
稀土元素的研究及其在工业生产中的应用
稀土元素的研究及其在工业生产中的应用稀土元素是一组具有独特物理化学性质的元素，包括锕系元素与镧系元素。
它们的离子半径、电离势、原子半径等诸多性质与普通的元素存在巨大的差异，因此具有广泛的应用前景。
今天我们来看看稀土元素的研究及其在工业生产中的应用。
一、稀土元素的研究稀土元素被称为“化学航母”，是化学研究中的重要一环。
从20世纪60年代开始，稀土元素的研究就已经成为了化学界的一个热门领域。
稀土元素在矿物学、材料科学、化学工业、生物标记、环境保护等诸多领域都有广泛的应用和研究。
1. 从矿物学角度研究稀土元素稀土元素主要分布在地球的无机物中，如矿物、矿砂、岩石等中。
由于稀土元素的特殊地理位置，如中国、美国、澳大利亚、印度等地均有重要的存储量。
因此，研究稀土元素既有经济意义，也有地缘战略意义。
在矿物学中，稀土元素的研究主要关注其在岩石矿物中的化学成分、形态及其地球化学演化规律。
通过对稀土元素的研究，不仅可以为资源开发提供依据，还可以深入了解岩石矿物的地球化学演化规律，为地球演化历史的研究提供重要的线索。
2. 从材料科学角度研究稀土元素稀土元素是材料界中一个极其重要的元素，具有很大的潜力。
它不仅可以制备出一些特殊的材料，还可以对一些材料的性能进行改善。
例如，稀土元素可以用来制备稀土陶瓷，通过优化经济方式制备出优质的粉末，在氧化还原过程中，稀土元素起着调节晶格刚性的作用，从而使得所制备的陶瓷具有更为优良的力学、热学等性质，用途非常广泛。
3. 从环境保护角度研究稀土元素稀土元素的广泛应用也给环境带来了一定的污染，国内外都已经开始了研究，主要涉及稀土元素的环境污染和修复等方面。
例如，稀土元素的大量使用导致化学物质对生态产生毒害作用，所以相关部门已经制定一些相应的环保标准，以限制其应用范围。
二、稀土元素在工业生产中的应用稀土元素在工业生产中的应用早已有了广泛的应用。
稀土元素具有性质稳定、分子优良、寿命长及储存方便等优点，它们的应用范围也很广泛，例如半导体、光电子、液晶、生物医学、能源和新材料等诸多领域。
稀土在玻璃陶瓷工业中的应用
稀土在玻璃陶瓷工业中的应用我国玻璃与陶瓷工业中的稀土应用量自1988年以来平均以25%的速度递增，1998年已达约1600吨，稀土玻璃陶瓷既是工业和生活的传统基础材料，又是高科技领域的主要成员。
从全球稀土消费来看，玻璃陶瓷占25.6%，1999年我国仅占10%，因此我国稀土在玻璃与陶瓷中的应用发展的空间很大。
2003年我国在玻璃陶瓷领域应用增长了1倍，稀土应用量在6000吨以上，占国内稀土应用总量的20.3%。
一、稀土玻璃及抛光材料玻璃的制造约有五千多年的历史，光学玻璃的生产也有近二百年的历史，但是稀土元素应用于玻璃制造却只是近百年的事。
19世纪末开始用氧化铈作玻璃脱色剂，20世纪20年代开始研究稀土硼酸盐玻璃，30年代制造了具有高折射率低色散的含镧光学玻璃。
玻璃陶瓷工业是稀土应用的一个重要的传统领域，在国外约占稀土总消费量的33%。
稀土在玻璃工业中被用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂和抛光粉，起着其他元素不可替代的作用。
利用一些稀土元素的高折射、低色散性能特点，可生产光学玻璃，用于制造高级照相机、摄像机、望远镜{TodayHot}等高级光学仪器的镜头；利用一些稀土元素的防辐射特性，可生产防辐射玻璃。
利用稀土元素生产的多种陶瓷颜料具有价廉、颜色纯正、艳丽和耐高温的特点，正受到用户的青睐。
1 激光玻璃钕玻璃是目前激光输出脉冲能量最大，输出功率最高的激光玻璃，其大型激光器用于热核聚变等。
双掺Nd3±Yb3+激光玻璃是通过Nd3+对Yb3+敏化，使Yb3+在室温下获1.06μm激光，能级简单，储能效率高，荧光寿命长（是钕玻璃的3倍），二阶非线性系数低，在970nm附近有一强吸收峰，可直接用LnGaAs 半导体激光器泵浦，热稳定性较好，有确定受激发射截面，吸收带较宽，掺杂浓度高等，用于光通讯、高能激光武器（可摧毁导弹、卫星、飞机等大型目标）。
掺铒磷酸盐激光玻璃能实现1.5μm低阈值激光，在大气中传输能力强。
稀土掺杂对玻璃材料的影响
稀土掺杂对玻璃材料的影响嘿，朋友们！今天咱们来聊聊一个有点神秘又超级有趣的话题——稀土掺杂对玻璃材料的影响。
说起玻璃，大家都不陌生吧。
咱们生活里到处都能看到玻璃的身影，窗户玻璃、玻璃杯、玻璃饰品等等。
但你有没有想过，往玻璃里面加点稀土元素，会发生什么奇妙的变化呢？我记得有一次，我去一家玻璃工厂参观。
那是一个阳光明媚的日子，工厂里机器轰鸣，工人们忙碌地工作着。
我走到一个车间，看到一堆堆透明的玻璃原料，就像晶莹的宝石等待着被雕琢。
这时，一位老师傅走过来，跟我讲起了稀土掺杂的事儿。
他说，稀土掺杂就像是给玻璃施了魔法。
比如说，掺杂了稀土元素的玻璃，它的颜色可能会变得更加鲜艳和独特。
就像我们常见的一些彩色玻璃饰品，那绚烂的色彩很可能就是稀土元素的功劳。
稀土元素能让玻璃吸收和发射特定波长的光，从而展现出美丽的颜色。
而且啊，稀土掺杂还能改变玻璃的光学性能。
这意味着什么呢？比如说，有些稀土掺杂的玻璃能够更好地过滤紫外线，保护我们的眼睛和皮肤。
想象一下，在炎热的夏天，我们戴着一副由这种特殊玻璃制成的太阳镜，既能清晰地看到外面的世界，又不用担心紫外线的伤害，多棒啊！还有呢，稀土掺杂还能提高玻璃的硬度和耐磨性。
这就好比给玻璃穿上了一层坚固的铠甲。
我曾经看到过一块经过稀土掺杂处理的玻璃，用尖锐的东西在上面划，居然都没有留下痕迹。
这要是用在手机屏幕上，那得多耐用啊，再也不用担心屏幕被刮花了。
不仅如此，稀土掺杂还能增强玻璃的荧光性能。
有些特殊的玻璃在特定的条件下会发出迷人的荧光，就像夜空中闪烁的星星。
这在一些照明设备和显示技术中可是有着重要的应用。
不过，稀土掺杂也不是一件简单的事情。
它需要精确的控制掺杂的量和工艺条件。
多了少了都不行，就像做菜放盐一样，得恰到好处。
而且，稀土元素本身价格不菲，这也使得稀土掺杂玻璃的成本相对较高。
但尽管如此，稀土掺杂在玻璃材料领域的应用前景依然十分广阔。
随着科技的不断进步，相信未来我们会看到更多更神奇的稀土掺杂玻璃制品出现在我们的生活中。
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下面就简单介绍一下几种含稀土 的光学功能玻璃
激光玻璃
激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应 用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光 器的主要激光材料。 因稀土离子电子云尺寸小.与周围基质离子的电子轨道不发 生重迭，而且基质的局部电场难以使能级发生变化(外层电 子的屏蔽作用).所以在玻璃基质中最适于作激光激活离子 的是稀土离子。 Nd3+为四能级机构。在光泵区域有较多和较强的吸收带， 而在近红外区有较窄和较集中的荧光线，能在室温下工作。 因此它是最佳的激活离子。Nd3+在许多玻璃系统中都得到 受激发射。其吸收带分布在可见到近红外区。因而振荡值 低，又由于荧光辐射的60？？在激光波长1.06um处。故而 60？？ 掺钕激光玻璃是最先获得实际应用的。也是目前使用最广 泛的的激光玻璃。 近年来人们认识到掺稀土玻璃激光器可应用于激光核聚变. 从而发展成为核聚变激光玻璃.其组成是掺釹的磷酸盐玻璃 或氟磷酸盐玻璃.
光学纤维
三、磁光玻璃
磁光玻璃是具有磁光效应的一类玻璃.即它在磁场 作用下通过光时能产生偏转面旋转的现象. 磁光玻璃要求有高的费尔德常数。 磁光玻璃分为正旋(逆磁性)玻璃和反旋(顺磁性)玻 璃两类.前者含大量Pb2+、Te2+、Sb2+、Sn2+等抗 磁性离子，用重火石玻璃和硫化砷玻璃作基础系 统。反旋玻璃含顺磁离子Ce3+、Pr3+、Dy3+、 Tb3+、Eu3+等.色散大的Ce3+、Pr3+、Eu3+或P值大 的Dy3+、Tb3+的玻璃，其费尔德常数都大，而且 玻璃中稀土离子含量较大。
光学纤维
光学纤维是指由透明材料（如玻璃）制成的能导光的纤维。 它可以单独使用，也可用来构成各种光学纤维元件，用于 沿复杂通道传输光能、图像、信息。 按结构对传输光学纤维分类，有 （1）阶跃型光学纤维：是由芯子和包复芯子的包层组成。 （2）梯度型光学纤维：折射率在芯部最高。 近年来，普遍要求光学纤维透过的光谱范围扩展至紫外线 （200-300nm）与红外线（4-14m）。氟化物玻璃从紫 外到红外的相当广泛的光谱范围都是透明的。目前已经能 制备出在2.55m的低损耗（12dB/km）氟化物玻璃光学 纤维。
稀土光学玻璃简介
在普通光学玻璃中加入稀土元素能形成具有特殊性 质的特种玻璃，即稀土光学玻璃。
稀土元素：周期系ⅢB族中原子序数 为21、39和57～71的17种化学元素 的统称。其中原子序数为57～ 71的 15种化学元素又统称为镧系元素。 稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、 钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、 铒、铥、镱、镥。
三价稀土离子具有丰富的能级结构 容易实现上转 三价稀土离子具有丰富的能级结构,容易实现上转 换发光，在短波长激光器、三维显示、 换发光，在短波长激光器、三维显示、高密度数 据存储和白光照明等领域有着广泛的应用， 据存储和白光照明等领域有着广泛的应用，得到 学者和商家的极大关注. 学者和商家的极大关注 尽管硅酸盐玻璃的声子能量较高 无辐射跃迁几率 尽管硅酸盐玻璃的声子能量较高,无辐射跃迁几率 较大,导致发光量子效率降低 导致发光量子效率降低.但其具有的机械强度 较大 导致发光量子效率降低 但其具有的机械强度 耐高温和与光纤成分匹配等优势,是一种较好 高、耐高温和与光纤成分匹配等优势 是一种较好 的稀土掺杂基质材料,在光放大器 在光放大器， 的稀土掺杂基质材料 在光放大器，特别是利用荧 光强度比(FIR:fluores-cence intensity ratio)实现 光强度比 实现 的光学灵敏高温传感器等研究中起到重要的作用。 的光学灵敏高温传感器等研究中起到重要的作用。 众所周知 折射率是光学材料的一个重要指标,对光 众所周知,折射率是光学材料的一个重要指标 对光 折射率是光学材料的一个重要指标 学元件设计和应用有关键的影响. 学元件设计和应用有关键的影响
稀土光学玻璃主要是指含有稀土氧化物的硼 酸盐和硅酸盐系统的光学玻璃。 酸盐和硅酸盐系统的光学玻璃。 在普通光学玻璃中加入稀土元素对玻璃的光 学特性会产生很大的影响。
稀土掺杂对硅酸盐玻 璃折射率的影响 图1为掺铒原子百分比 为掺铒原子百分比 浓度分别为0.1 at.%、 浓度分别为 、 0.3at.%和0.5 at.%的 和 的 单掺铒硅酸盐玻璃折 射率随波长变化的曲 可以看出,掺铒浓度 线.可以看出 掺铒浓度 可以看出 增高,样品折射率增大 样品折射率增大; 增高 样品折射率增大 波长增加,折射率变小 折射率变小, 波长增加 折射率变小 与正常色散相吻合
图4是掺铒、掺镱浓度相 同,为0.1 at.%和0.5 at.%, 掺钕浓度分别为0.1 at.%、 0.3 at.%和0.5 at.%的3种 铒镱钕共掺硅酸盐玻璃折 射率随波长变化的曲线. 可以看出,掺钕浓度为 0.1at.% 0.3 at.% 0.1at.%和0.3 at.%的样品 在496 nm同样出现折射率 的极小值;当掺钕浓度增加 到0.5 at.%时,此现象消失, 但极大值出现在514 nm附 近,同样表明该样品吸收带 向长波方向移动.
图2是掺铒浓度同为 是掺铒浓度同为0.1 是掺铒浓度同为 at.%,掺镱浓度为 掺镱浓度为0.3 at.%、 掺镱浓度为 、 0.5 at.%和0.7 at.%的铒镱 和 的铒镱 共掺硅酸盐玻璃折射率随 波长变化的曲线.同样可以 波长变化的曲线 同样可以 知道,掺镱浓度增高 掺镱浓度增高,样品 知道 掺镱浓度增高 样品 折射率增大;但与单掺铒样 折射率增大 但与单掺铒样 品不同的是,在 品不同的是 在496 nm波 波 长处,折射率出现极大值 折射率出现极大值, 长处 折射率出现极大值 这是反常色散现象， 这是反常色散现象，表明 该系列玻璃样品在 488~496 nm波长附近有 波长附近有 一个吸收带.在其他波段 在其他波段, 一个吸收带 在其他波段 该系列铒镱共掺玻璃样品 的折射率仍与正常色散相 吻合. 吻合
图3是掺铒浓度同为 是掺铒浓度同为0.3 at.%,掺 是掺铒浓度同为 掺 镱浓度为0.3 at.%、0.9 at.%、 镱浓度为 、 、 1.5 at.%、2.1 at.%和2.7 at.% 、 和 的铒镱共掺硅酸盐玻璃折射率 随波长变化的曲线.与图 比较, 与图2比较 随波长变化的曲线 与图 比较 掺镱浓度增高,样品折射率基本 掺镱浓度增高 样品折射率基本 趋势增大;但掺镱 但掺镱1.5 at.%样品 趋势增大 但掺镱 样品 的折射率显然小于掺镱0.9 at.% 的折射率显然小于掺镱 样品的折射率.更重要的是 更重要的是,低掺 样品的折射率 更重要的是 低掺 镱浓度0.3at.%、0.9 at.%和1.5 镱浓度 、 和 at.%的样品不仅在 的样品不仅在496 nm有极 的样品不仅在 有极 大值,即出现反常色散现象 即出现反常色散现象, 大值,即出现反常色散现象, 而且在501 nm出现一极小值 表明在 出现一极小值,表明在 而且在 出现一极小值 表明在501~514 nm波长范围上述样 波长范围上述样 品也存在着另一个吸收带,导致反常色散 导致反常色散.特别是高掺镱浓度 品也存在着另一个吸收带 导致反常色散 特别是高掺镱浓度 2.1at.%和2.7 at.%的两个样品 的两个样品,496 nm处折射率呈现极小值 合理 处折射率呈现极小值.合理 和 的两个样品 处折射率呈现极小值 的解释为,由于稀土元素掺杂浓度较高 由于稀土元素掺杂浓度较高,较强地影响了硅酸盐基质 的解释为 由于稀土元素掺杂浓度较高 较强地影响了硅酸盐基质 原有的微观网络结构和键能量,使吸收带向长波方向移动 使吸收带向长波方向移动,换句话 原有的微观网络结构和键能量 使吸收带向长波方向移动 换句话 说此时吸收带约出现在501~514 nm,并逐渐扩展到 并逐渐扩展到496~514 nm 说此时吸收带约出现在 并逐渐扩展到 范围内. 范围内
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含稀土的光学功能玻璃
目前，稀土光学玻璃中以镧光学玻璃为代表。一般加入玻 目前，稀土光学玻璃中以镧光学玻璃为代表。 璃中的氧化铜(La20:) 含量为 含量为10~45%，有的还加入一定 璃中的氧化铜 ， 和氧化钆(Gd2O3)，以改善制造工艺 量的氧化钇 (Y2O3)和氧化钆 和氧化钆 ， 和玻璃性能。 和玻璃性能。 光学玻璃的工艺过程是 原辅材料准备 配料 熔制 成 光学玻璃的工艺过程是:原辅材料准备 配料—熔制 原辅材料准备—配料 熔制—成 退火—冷加工 成品。 型—退火 冷加工 成品。 退火 冷加工—成品 世界上的稀土光学玻璃用途广泛，主要是制造各种高级镜 世界上的稀土光学玻璃用途广泛， 头和光学仪器元件。前者用于高级照相机镜头、广角镜头、 头和光学仪器元件。前者用于高级照相机镜头、广角镜头、 变焦距镜头、远摄镜头、电影电视镜头、 变焦距镜头、远摄镜头、电影电视镜头、缩微和制版镜头 以及高级显微镜镜头等。后者是用于制造透镜、棱镜、 以及高级显微镜镜头等。后者是用于制造透镜、棱镜、滤 光镜、反射镜和窗口等。 光镜、反射镜和窗口等。 现阶段各种新型稀土特种玻璃应用广泛。 现阶段各种新型稀土特种玻璃应用广泛。
发光玻璃
发光玻璃是指由于外界的激励，使玻璃物质中电子由低能 态跃迁至高能态，当电子回复时以光的形式产生辐射的发 光过程的一类玻璃。 其中，稀土发光玻璃是在基质玻璃中以少量稀土元素作为 激活剂（掺杂）的发光材料，大多数稀土以三价离子形成 发光中心。不同的稀土激活剂可以发出不同颜色的光。 为了提高发光亮度 一方面改进现有玻璃并探索新的对人眼比较灵敏的绿光材 料； 另一方面则设法把发光效率高的玻璃发出的红光或红外线 转换成高亮度的光。 具体的几种含稀土发光玻璃：荧光玻璃、热致发光剂量玻 璃、中子剂量玻璃、参考玻璃、闪烁玻璃、示踪玻璃。
发光玻璃
稀土光学玻璃的发展与现状
20世纪20年代稀土光学玻璃就问世了， 距今已经快有近百 年的历史了，1925年美国开始研究硼酸盐的稀土光学玻璃， 1938年又创造了高折射、低色散特性的含镧光学玻璃，从 而扩大了光学玻璃的光学常数范围。二次世界大战后，稀土 在光学玻璃中的应用日益广泛。随后，世界各国都纷纷进行 镧硼酸盐 系光学玻璃的研究，生产和应用。至今，这种玻 璃材料向着更高级的系列化趋势迅速发展。 我国对稀土玻璃的研究起步较晚，技术上与其他国家的差别 还比较大，我国是最大的光玻冷加工国，稀土光玻精密型料 产品需求巨大。但是由于稀土光学玻璃精密型料技术难度高， 此前国内生产企业与科研机构一直未能掌握，致使稀土光学 玻璃精密型料全部依赖进口。日本等少数发达国家应用技术 几乎垄断了稀土光学玻璃精密型料的市场。