超快响应的非线性光学玻璃制备 本发明属于光学技术领域，涉及掺杂有机染料的光学玻璃，尤其是涉及在激光作用下产生超快光学响应的无机玻璃。
已有技术用溶胶——凝胶法可在低温下制备掺杂有机染料的无机玻璃，其制备周期长，存在龟裂，烧结时产生有机物挥发的污染。
1983年美国专利U.S.P4,379,070，它是在低温下，熔化有机染料掺杂的玻璃，它在激光作用下只有毫秒(ms)-微秒(μs)级的响应速度，则不适于制作超快光开关，成玻璃性、化学稳定性及机械加工性能等方面还存在问题。
本发明的目的是：在低温下快速熔化制备掺杂有机染料的无机玻璃，解决制备周期长、龟裂，有机物挥发的污染，提高成玻璃性、化学稳定性，机械加工性能及光学响应速度等问题。
本发明的详细内容：采用低温溶化的方法用电炉将玻璃混合料加入坩埚，根据坩埚容量大小，用0.5-2小时，在300-800℃的温度条件下熔制本发明的玻璃，其玻璃配方组分包括：Sn-P-Pb-F-O，其特点是玻璃组分重量％为：
SnF2 36-58 ZrF4 2-12
SnO 1-15 ZrO2 0-2
P2O5 16-48 TaF5 2-16
PbF2 4-20 Ta2O5 0-2
PbO 0-5 KF 1-10
K2O 0-5
B2O3+SiO2+GeO2≤10重量％
LiF+NaF+MgF2+CaF2+SrF2+BaF2≤10重量％
AlF3+GaF3+InF3+ZnF2+CdF2+TiF4+NbF5+BiF3≤8重量％
外加有机染料浓度范围为1×10-3-10-4克分子/厘米3。
本发明中：选择P2O5组分可增加玻璃网络成分，选择其重量％不能超过48％，若超过48％将使耐潮性变环；选择SnF2可使玻璃粘度变小，选择SnO、PbF2、PbO则可使玻璃粘度变大，所以适当调整选择其各组分的含量来调整玻璃的粘度，对玻璃形成起稳定作用；选择ZrF4、ZrO2、TaF5、Ta2O5、KF、K2O组分可以扩大玻璃生成范围，改进玻璃的化学稳定性和机械加工性能，同时可使玻璃具有很好的光泽。选择ZrO2、Ta2O5的重量％不能超过2％，若超过2％会使玻璃难熔；适当选择稳定剂B2O3、SiO2、GeO2可以进一步扩大玻璃生成范围，但过量会引起分相。适量加入SiO2、GeO2，否则会提高玻璃熔点和粘度，不利于有机染料地掺杂。当B2O3增加用量时，会使玻璃着成一定程度的茶色，所以应限制在规定的范围使用调整其用量；改性剂中：LiF、NaF对玻璃的碱度影响较大，适量引入可调节玻璃的PH值，适量引入MgF2、CaF2、SrF2、BaF2及AlF3、GaF3、InF3、ZnF2、CdF2可以改善玻璃的机械性能，适量引入TiF4、NbF5、BiF3可提高玻璃的折射率，TiF4过量会使玻璃产生淡黄色。有机染料可选择罗丹明、吖啶红、吖啶橙、吖啶黄、香豆素、藏花红、曙红、荧光素、甲基橙、甲基红、甲基紫、乙基兰，它们可以单一掺杂或组合掺杂。
本发明的积极效果：玻璃配方的混合料可以在低温下一次快速熔化，不需二次烧结，其组分易控制。本发明只需要0.5-2小时即可得到化学性能稳定、机械加工性能好、无龟裂，没有有机物挥发的污染，克服已有技术制备周期长，有有机物挥发的污染等问题。本发明中选择有机染料，使本发明在320-780nm波长范围，激光强度为1-2×103瓦/厘米2的条件下，可以得到8-50Ps的光开光响应速度。本发明可以在光计算、光通讯、光存贮、集成光学、光学信息处理、衍射光学及传感技术等领域应用。本发明可以制成玻璃材料、板材、条材、薄膜纤维及微球形、超快光开关、色芯光纤等。
图1是本发明一个实施例的光双稳曲线图。
本发明的实施例：
本发明选用电炉。坩埚可选用瓷埚、刚玉埚、石英埚、玻璃碳埚，根据玻璃混合料的用量选择坩埚的容量。熔制温度在300-800℃，熔制时间在0.5-2小时，它们的选择要根据不同的玻璃组分而选择。
一、本发明玻璃组成的基本特征为：SnF2、SnO、P2O5、PbF2、PbO、TaF5、Ta2F5、ZrF4、ZrO2、KF、K2O其配方按重量％：
实施例1：熔制温度选择300-450℃，
SnF2 46.8 SnO 9.7
P2O5 20.4 PbF2 6.4
TaF5 3.9 ZrF4 2.0
KF 10.0 Ta2O5 0.8
实施例2：熔制温度选择300-450℃
SnF2 47.7 SnO 15.0
P2O5 23.0 TaF5 2.0
Ta2O5 0.5 ZrF4 3.5
ZrO2 0.5 KF 2.1
K2O 0.5 PbF2 4.0
PbO 1.2
实施例3：熔制温度选择400-550℃
SnF2 39.5 SnO 2.0
P2O5 25.4 PbF2 6.5
TaF5 16.0 ZrF4 4.0
KF 5.0 K2O 1.6
实施例 4：熔制温度选择500-700℃
SnF2 36.0 SnO 3.5
P2O5 48.0 PbF2 4.7
TaF5 3.1 ZrF4 2.4
KF 1.1 K2O 1.2
实施例5：熔制温度选择380-580℃
SnF2 58.0 SnO 1.0
TaF5 4.2 P2O5 16.0
PbF2 8.0 ZrF4 3.5
ZrO2 1.8 KF 2.4
K2O 2.1 PbO 3.0
实施例6：熔制温度选择500-800℃
SnF2 41.0 SnO 2.6
P2O5 18.2 PbF2 20.0
TaF5 5.2 ZrF4 12.0
KF 1.0
二、在上述1-6种实施例中，加入稳定剂B2O3+SiO2+GeO2≤10重量％(玻璃配方总量的重量％)
实施例7：稳定剂的重量％为：
B2O3 66.8 SiO2 23.3 GeO2 9.9
稳定剂按配方总量的10％引入。
实施例8：稳定剂的重量％为：
B2O3 42.9 SiO2 57.1
稳定剂按配方总量的6％引入。
三、在上述1-8实施例中，加入改性剂LiF+NaF+MgF2+CaF2+SrF2+BaF2≤10重量％(玻璃配方总量的重量％)
实施例9：改性剂的重量％为：
LiF 10.5 CaF2 5.3
NaF 36.7 SrF2 4.2
MgF2 32.5 BaF2 10.8
稳定剂按配方总量的10％引入。
实施例10：改性剂的重量％为：
NaF 48.9 CaF2 36.8 MgF2 14.3
稳定剂按配方总量的5％引入。
四、在上述1-10实施例中：加入改性剂AlF3+GaF3+InF3+ZnF2+CdF2+TiF4+NbF5+BiF3≤8重量％(玻璃配方总量的重量％)
实施例11：改性剂的重量％为：
AlF3 36.5 GdF2 9.2
GaF3 7.6 TiF4 8.3
InF3 3.4 NbF5 10.2
ZnF2 15.5 BiF3 9.3
改性剂按配方总量的8％引入。
实施例1 2：改性剂的重量％为：
AlF3 29.8 NBF5 37.7
ZnF2 14.6 BiF3 17.9
改性剂按配方总量的6％引入。
五、在上述1-12实施例中，外加有机染料的浓度为1×10-3-10-4克分子/厘米3。
实施例13：其中有机染料添加剂浓度配方为：
罗丹明6G 4.4×10-4 吖啶黄 3.6×10-4
实施例14：有机染料添加剂浓度配方为：
罗丹明B 5.6×10-4 荧光素2.8×10-4
实施例15：有机染料添加剂浓度配方为：
曙红 6.2×10-4 香豆素 3.8×10-4