CN115108720A - 一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法和光存储应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：ZnO2(14～18)％、CaCO3(15～20)％、SiO2(45～50)％、Na2CO3(18～22)％、MnO(0.1‑0.5)％、Sb2O30.5％；其制备，将原料放入玛瑙研钵中研磨混合均匀，在1400℃的烧结30min；将烧结熔化的原料倒入预先加热至350℃的不锈模上，随后将玻璃在450℃的箱式炉子中保温两小时，去除玻璃基质中的应力，提高玻璃的机械强度，得到光具有光致变色效应的玻璃；该制备的玻璃通过473nm激光器辐照不同时间，极透明的玻璃将展现出明显的紫色变色，并且通过550℃热处理能恢复至初始状态；相较于传统的玻璃信息读写能力更强，光存储容量更大；同时整个玻璃材料以透明玻璃作为存储介质，可写入多维度光学信息，进一步扩大了光存储容量。
Description
技术领域
本发明属于激光光学玻璃技术领域，具体涉及一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法和光存储应用。
背景技术
近年来，随着信息***式增长，迫切发展新型存储介质，然而，市场上热存储数据只占20％，其余80％为冷存储数据占比，传统的磁存储介质由于需要耗能才能保持信息不失真，并且信息随着时间的增加，为响应生态文明建设，光存储由于非接触性写入、保存时间持久，且在信息保存的过程中，不需要消耗能量，因此，光存储将是下一代信息革命的主体。
由于光栅衍射极限的存在，光存储的容量很难突破。一方面许多研究者通过光信息复用技术，能够提高一定的光存储容量；然而，大多技术仅实现了二维的平面书写，很大程度上限制了存储容量。
因此，现目前需要一种能提升光存储容量的玻璃。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法和应用，通过激光诱导玻璃中紫色的着色效应，将信息以维度的方式写入玻璃，提高了信息的存储容量，且可逆信息写入，有利于实践中的存储应用。
为了解决上述技术问题并达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：ZnO2(14～18)％、CaCO3(15～20)％、SiO2(45～50)％、Na2CO3(18～22)％、MnO(0.1-0.5)％、Sb2O30.5％；
本发明的又一目的在于提供一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：采用按摩尔百分比的如下原料：(14～18)％ZnO2、(15～20)％CaCO3、(45～50)％SiO2、(18～22)％Na2CO3、(0.1-0.5)％MnO、0.5％Sb2O3；
称量5～15g上述原料至玛瑙研钵中，研磨至混合均匀；
步骤2：将研磨得到的玻璃粉移至高温箱式炉中，保温20～40分钟，得到前驱体玻璃；
步骤:3：将玻璃移至400～500℃环境下保温1.5～2.5小时，去除玻璃中热应力，让玻璃保持好的机械性能，得到蓝光激光诱导紫色变色玻璃；
步骤4；通过蓝光激光诱导玻璃变色，并且通过500～600℃的热处理对玻璃进行热漂白；
一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，在蓝光激光器473nm激光辐照一定的时间，激光辐照后，玻璃产生明显的变色效应，由极透明的无色，变为紫色，说明通过激光诱导玻璃着色技术应用于光存储领域有。通过550℃能够漂白玻璃中的激光诱导的着色，说明存储的信息可重写、可擦除。
本发明的有益效果是：
本发明制备了一种光致变色硅酸盐玻璃，通过蓝光激光能够诱导玻璃着色，利用激光写入信息，且通过热处理能够实现信息的擦除，相较于传统的玻璃信息读写能力更强，光存储容量更大；同时整个玻璃材料以透明玻璃作为存储介质，可写入多维度光学信息，进一步扩大了光存储容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明制备的玻璃在不同激光功率辐照下的玻璃的变色的玻璃照片；
图2是本发明制备玻璃在激光功率151.26W/cm2辐照五分钟后的玻璃，通过550℃漂白不同时间的玻璃照片；
图3是本发明玻璃在激光功率为151.26W/cm2，蓝光激光辐照5min前后得透过光谱。
附图2中，a的激光功率为66.72w/cm2，b的激光功率为102.88w/cm2，c的激光功率为151.26w/cm2。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法，具体如下：
步骤1：设计玻璃成分，按摩尔百分比14％ZnO2、15％CaCO3、45％SiO2、25％Na2CO3、0.3％MnO、0.5％Sb2O3称量10g至玛瑙研钵中，研磨10分钟至混合均匀，将玻璃粉移至1400℃的高温箱式炉中，保温30分钟，得到前驱体玻璃。
步骤2：将玻璃移至450℃保温2小时，主要是为了去除玻璃中热应力，让玻璃保持好的机械性能。
步骤3:控制蓝光激光辐照时间为5min，调整不同蓝光激光功率强度辐照玻璃，玻璃呈现出着色程度的梯度变化。
本实施例1制备的透明玻璃，在不同激光功率密度辐照5min后，玻璃辐照后，如图1所示，辐照后的玻璃展现了明显的光致变色现象，利用电脑设置程序，通过激光诱导着色，说明信息可以通过蓝光激光可以在玻璃中写入光学信息。
实施例2
一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法，具体如下：
步骤1：设计玻璃成分，按摩尔百分比18％ZnO2、15％CaCO3、45％SiO2、21％Na2CO3、0.3％MnO、0.5％Sb2O3称量10g至玛瑙研钵中，研磨10分钟至混合均匀，将玻璃粉移至1400℃的高温箱式炉中，保温30分钟，得到前驱体玻璃。
步骤2：将玻璃移至450℃保温2小时，主要是为了去除玻璃中热应力，让玻璃保持好的机械性能。
步骤3:由蓝光激光辐照玻璃，功率密度为151.26W/cm2，激光辐照五分钟后的玻璃产生了明显的变色效应，控制热漂白温度为550℃，漂白不同时间，着色玻璃逐渐被擦除。
本实施例2先利用蓝光激光辐照玻璃五分钟，随后通过固定热漂白温度为550℃，漂白不同的时间，如图2所示，着色后的紫色玻璃逐渐被漂白，进一步说明在利用光致变色效应在玻璃中写入的光学信息，能够在热辅助下被擦除，且信息可以重新写入。
通过激光写入光学信息，以及热辅助擦除信息，可逆写入、擦除的信息存储介质，在光存储中有着极大的应用，且技术环保、节能。
实施例3
一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃及其制备方法，具体如下：
步骤1：设计玻璃成分，按摩尔百分比15％ZnO2、17％CaCO3、47％SiO2、20％Na2CO3、0.3％MnO、0.5％Sb2O3称量10g至玛瑙研钵中，研磨10分钟至混合均匀，将玻璃粉移至1400℃的高温箱式炉中，保温30分钟，得到前驱体玻璃。
步骤2：将玻璃移至450℃保温2小时，主要是为了去除玻璃中热应力，让玻璃保持好的机械性能。
步骤3:由蓝光激光辐照玻璃，功率密度为151.26W/cm2，激光辐照五分钟后的玻璃，利用装有积分球的分光光度计(U-4100)测得玻璃在405nm光照前后的透过光谱。
本实施例3先利用蓝光激光辐照玻璃五分钟，利用装有积分球的分光光度计(U-4100)测得玻璃在473nm激光照前后的透过光谱，如图2所示，激光辐照后的玻璃在400nm～2000nm范围内。激光辐照后，从400nm～900nm范围内的透过光谱下降，进一步说明了蓝光激光能诱导透明玻璃着色。
本发明实施例1-3所制备的玻璃，其中烧结温度均为1400℃，热处理温度为450℃，以去除玻璃中热应力。所有玻璃均具有较高的机械强度，通过蓝光激光诱导玻璃的紫色变化，且通过550℃热漂白着色玻璃；
可通过聚焦激光在玻璃中实现多维度的光学信息写入，热辅助能擦除玻璃中存储的光学信息，通过以上实施案例，展现了激光诱导紫色玻璃优异的光学信息存储性能。
综上所述，本发明制备了一种光致变色硅酸盐玻璃，通过蓝光激光能够诱导玻璃着色，利用激光写入信息，且通过热处理能够实现信息的擦除，相加于传统的玻璃信息读写能力更强，光存储容量更大；同时整个玻璃材料以透明玻璃作为存储介质，可写入多维度光学信息，进一步扩大了光存储容量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：ZnO2：14～18％、CaCO3：15～20％、SiO2：45～50％、Na2CO3：18～22％、MnO：0.1～0.5％、Sb2O3：0.5％。
2.根据权利要求1所述一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：14％ZnO2、15％CaCO3、45％SiO2、25％Na2CO3、0.5％MnO、0.5％Sb2O3。
3.根据权利要求1所述一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：18％ZnO2、15％CaCO3、45％SiO2、21％Na2CO3、0.5％MnO、0.5％Sb2O3。
4.根据权利要求1所述一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃，其特征在于，包括按以下按摩尔百分比的原料组成：5％ZnO2、17％CaCO3、47％SiO2、20％Na2CO3、0.5％MnO、0.5％Sb2O3。
5.一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：采用按摩尔百分比的如下原料：(14～18)％ZnO2、(15～20)％CaCO3、(45～50)％SiO2、(18～22)％Na2CO3、(0.1-0.5)％MnO、0.5％Sb2O3；
称量5～15g上述原料至玛瑙研钵中，研磨至混合均匀；
步骤2：将研磨得到的玻璃粉移至高温箱式炉中，保温20～40分钟，得到前驱体玻璃；
步骤3：将玻璃移至400～500℃环境下保温1.5～2.5小时，去除玻璃中热应力，让玻璃保持好的机械性能，得到蓝光激光诱导紫色变色玻璃；
步骤4；通过蓝光激光诱导玻璃变色，并且通过500～600℃的热处理对玻璃进行热漂白。
6.根据权利要求5所述一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤2玻璃粉移至1400℃高温的箱式炉中。
7.根据权利要求5所述一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤3中将玻璃移至450℃环境下保温2小时。
8.根据权利要求1至7任意一项所述，一种蓝光激光诱导紫色变色玻璃运用于光存储。
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