激光玻璃元素电负性差值与发光性能关联性的建立方法及激光玻璃的制备方法

摘要

本发明涉及一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法，通过制备或提供网络形成体和/或网络修饰体不同的多种激光玻璃，检测多种激光玻璃的发光性能参数，建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系。通过该建立方法建立的激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性能够快速高效、低成本地确定待制备激光玻璃的网络形成体与网络修饰体，以及网络形成体与网络修饰体的摩尔比。

说明书

技术领域

本发明涉及激光玻璃研究领域，尤其涉及一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法以及激光玻璃的制备方法。

背景技术

玻璃材料应用广泛，从最初的日用、建筑、化工、医疗等领域逐步扩展到电子信息、国防军工、交通能源等众多领域。激光玻璃是玻璃材料家族中的重要一员，是激光武器、激光核聚变、激光通信以及光纤激光器的重要组成部件，随着以上几个领域的蓬勃发展，各种特性的激光玻璃被广泛需求。然而，目前激光玻璃的制备方法通常采用传统的经验试错法，即首先制备激光玻璃，然后检测激光玻璃的发光性能，如此重复多次改进试验来实现目标激光玻璃的发光性能，这种制备激光玻璃的方法存在成本高、效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法以及激光玻璃的制备方法。该制备方法能够高效、低成本地确定激光玻璃的组成。

一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法，包括如下步骤：

制备或提供网络形成体和/或网络修饰体不同的多种激光玻璃；

检测所述多种激光玻璃的发光性能参数，建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系。

在其中一个实施例中，所述多种激光玻璃包括第一类激光玻璃、第二类激光玻璃、第三类激光玻璃……第n类激光玻璃，n为≥1的整数，同一类激光玻璃包括网络形成体相同且网络修饰体不同的多种单体激光玻璃，不同类激光玻璃的网络形成体不同；

所述建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系包括：建立各类激光玻璃的网络形成体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

在其中一个实施例中，所述建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系还包括：建立各类激光玻璃中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

在其中一个实施例中，各种单体激光玻璃包括网络形成体与网络修饰体摩尔比不同的多个子单体激光玻璃；

所述建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系还包括：建立各子单体激光玻璃中的阴阳离子元素总电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

在其中一个实施例中，所述激光玻璃为稀土离子掺杂的激光玻璃；和/或

所述元素电负性差值为按照鲍林标度的元素的电负性计算得到的电负性差值；和/或

所述网络形成体包括门捷列夫元素周期表中第ⅢA族元素的氧化物、第ⅣA族元素的氧化物、第ⅤA族元素的氧化物、第ⅥA族元素的氧化物、第ⅢA族元素的质子酸的酸盐、第ⅣA族元素的质子酸的酸盐、第ⅤA族元素的质子酸的酸盐以及第ⅥA族元素的质子酸的酸盐；和/或

所述网络修饰体包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物以及碱土金属氟化物；和/或

所述发光性能参数包括非线性折射率系数、能级跃迁荧光寿命、能级跃迁有效荧光线宽、能级跃迁荧光半峰宽、能级计算的辐射寿命以及能级跃迁峰值受激发射截面。

在其中一个实施例中，所述网络形成体包括氧化硼、氧化硅、氧化锗、氧化磷、氧化碲、硅酸盐、锗酸盐、硼酸盐、碲酸盐以及磷酸盐。

一种激光玻璃的制备方法，包括如下步骤：

根据待制备的激光玻璃的发光性能参数，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃的网络形成体和/或网络修饰体；

按照确定的网络形成体和/或网络修饰体制备激光玻璃；

所述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个实施例中，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃的网络形成体；

所述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个实施例中，在确定所述网络形成体之后，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃的网络修饰体；

所述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个实施例中，在确定所述网络修饰体之后，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃中所述网络形成体与所述网络修饰体的摩尔比；

所述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法通过检测不同激光玻璃的发光性能参数与其阴阳离子元素电负性差值，建立了检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子电负性差值的一一对应关系。在激光玻璃的制备过程中，能够根据待制备激光玻璃的发光性能参数，按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立的关联性确定待制备激光玻璃的网络形成体和/或网络修饰体，不需要重复多次改进试验来匹配待制备的激光玻璃的发光性能，能够高效、低成本地确定待制备的激光玻璃的组成。

附图说明

图1为实施例2中激光玻璃的Nd³⁺能级跃迁有效荧光线宽与网络修饰体中阴阳离子元素的电负性差值的关系图。

图2为实施例3中激光玻璃的Nd³⁺能级跃迁有效荧光线宽与网络修饰体中阴阳离子元素的电负性差值的关系图。

图3为实施例3中激光玻璃的非线性折射率系数与网络修饰体中阴阳离子元素的电负性差值的关系图。

图4为实施例4中激光玻璃的Nd³⁺能级计算的辐射寿命与网络修饰体中阴阳离子元素的电负性差值的关系图。

图5为实施例5中激光玻璃的Nd³⁺能级跃迁峰值受激发射截面与网络修饰体中阴阳离子元素的电负性差值的关系图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供了一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法，通过检测不同激光玻璃的发光性能参数与其阴阳离子元素电负性差值，建立了检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子电负性差值的一一对应关系。在激光玻璃的制备过程中，按照该建立方法建立的激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性，能够根据待制备的激光玻璃的发光性能参数确定待制备的激光玻璃的组成。该建立方法包括如下步骤：

制备或提供网络形成体和/或网络修饰体不同的多种激光玻璃；

检测多种激光玻璃的发光性能参数，建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系。

在激光玻璃中，化学键对激光玻璃的形成能力、粘度、密度、玻璃转变温度等性质具有重要的影响，而电负性能够比较全面地反映激光玻璃组成中离子键和共价键的比例和强弱性能。发明人在研究激光玻璃的组成与其性能的过程中发现激光玻璃组成中阴阳离子元素的电负性差值与激光玻璃的发光性能存在关联性。因此提供了一种激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法。通过该激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立的关联性，结合待制备的激光玻璃的发光性能参数，能够确定待制备的激光玻璃的组成。

在其中一个示例中，多种激光玻璃包括第一类激光玻璃、第二类激光玻璃、第三类激光玻璃……第n类激光玻璃，n为≥1的整数，同一类激光玻璃包括网络形成体相同且网络修饰体不同的多种单体激光玻璃，不同类激光玻璃的网络形成体不同；

建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系包括：建立各类激光玻璃的网络形成体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

可以理解，多种激光玻璃包括第一类激光玻璃、第二类激光玻璃、第三类激光玻璃……第n类激光玻璃，n为≥1的整数，其中n代表激光玻璃的类别，n可以为≥2的整数、≥3的整数、≥4的整数、≥5的整数等。

在其中一个示例中，建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系还包括：建立各类激光玻璃中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

激光玻璃主要由网络形成体和网络修饰体构成，对于含有不同网络形成体的激光玻璃，其发光性能与网络形成体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。对于网络形成体相同、网络修饰体不同的激光玻璃，其发光性能与网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。

在其中一个示例中，各种单体激光玻璃包括网络形成体与网络修饰体摩尔比不同的多个子单体激光玻璃；

建立检测出的多个发光性能参数与多种激光玻璃的阴阳离子元素电负性差值的一一对应关系还包括：建立各子单体激光玻璃中的阴阳离子元素总电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

对于网络形成体与网络修饰体的组成相同但网络形成体与网络修饰体的摩尔比不同的激光玻璃，其发光性能与网络形成体和网络修饰体的阴阳离子元素的总电负性差值相关联。总电负性差值的计算方法为分别计算得到网络形成体、网络修饰体中阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，然后按照激光玻璃组成中网络形成体与网络修饰体的摩尔比例将上述电负性差值进行加和，得到总电负性差值。

在其中一个示例中，激光玻璃为稀土离子掺杂的激光玻璃。激光玻璃在光泵浦下可实现荧光发射，能够检测出激光玻璃的发光性能参数。

优选地，激光玻璃中掺杂的稀土离子为Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺以及Ho³⁺中的至少一种。

在其中一个示例中，元素电负性差值为按照鲍林标度的元素的电负性计算得到的电负性差值。

在其中一个示例中，网络形成体包括门捷列夫元素周期表中第ⅢA族元素的氧化物、第ⅣA族元素的氧化物、第ⅤA族元素的氧化物、第ⅥA族元素的氧化物、第ⅢA族元素的质子酸的酸盐、第ⅣA族元素的质子酸的酸盐、第ⅤA族元素的质子酸的酸盐以及第ⅥA族元素的质子酸的酸盐。

在其中一个示例中，网络形成体包括氧化硼、氧化硅、氧化锗、氧化磷、氧化碲、硅酸盐、锗酸盐、硼酸盐、碲酸盐以及磷酸盐。

在其中一个示例中，网络修饰体包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物以及碱土金属氟化物。

在其中一个示例中，发光性能参数包括非线性折射率系数、能级跃迁荧光寿命、能级跃迁有效荧光线宽、能级跃迁荧光半峰宽、能级计算的辐射寿命以及能级跃迁峰值受激发射截面。

本发明还提供了一种激光玻璃的制备方法，包括如下步骤：

根据待制备的激光玻璃的发光性能参数，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃的网络形成体和/或网络修饰体；

按照确定的网络形成体和/或网络修饰体制备激光玻璃；

激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个示例中，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性建立的确定待制备的激光玻璃的网络形成体；

激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个示例中，在确定网络形成体之后，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃的网络修饰体；

激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

在其中一个示例中，在确定网络修饰体之后，按照激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性确定待制备的激光玻璃中网络形成体与网络修饰体的摩尔比；

激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性按照上述激光玻璃元素电负性差值与发光性能的关联性的建立方法建立。

上述制备方法能够确定激光玻璃的网络形成体与网络修饰体，以及网络形成体与网络修饰体的摩尔比，不需要重复多次改进试验来匹配待制备激光玻璃的发光性能，避免了采用传统的经验试错法来制备激光玻璃。上述制备方法能够高效、低成本地确定待制备激光玻璃的组成。

以下为具体实施例。

实施例中激光玻璃发光性能的检测方法为：

将待检测的激光玻璃打磨抛光加工为20mm×10mm×1.5mm尺寸用于光谱测试，用Perkin-ElmerLambda900UV/VIS/NIR型分光光度仪测量吸收光谱，在808nm抽运下采用TRIAX320型荧光光谱仪(J-Y公司，法国)测试荧光光谱。

发光性能参数测试：

(1)非线性折射率系数：通过测量由激光脉冲引起的时间相关的条纹移位来测量激光玻璃的非线性折射率系数。

(2)能级跃迁荧光寿命：荧光强度衰减到最高强度的e^-1时所经历的时间。

(3)能级跃迁有效荧光线宽：计算公式为：

式Ⅰ中：Δλ_eff为能级跃迁有效荧光线宽；I_max为荧光光谱中光强最大值；I(λ)dλ为荧光光谱中光强和波长的乘积。

(4)能级跃迁荧光半峰宽：由荧光光谱得到。

(5)能级计算的辐射寿命：由Judd-Ofelt理论计算得到。

(6)能级跃迁峰值受激发射截面：计算公式为：

式Ⅱ中：λ_p是峰值波长；c是真空中的光速(c＝3×10⁸m/s)；n为激光玻璃折射率，激光玻璃折射率由Metricon>eff为能级跃迁有效荧光线宽；A为辐射跃迁的概率，A由Judd-Ofelt理论计算得到。

实施例1

本实施例中制备不同类的激光玻璃，不同类的激光玻璃的网络形成体不同。

本实施例中网络形成体分别为氧化硅、氧化锗、氧化硼、氧化碲、氧化磷；网络修饰体为碱金属氧化物或碱土金属氧化物；稀土离子为Nd³⁺。不同类激光玻璃的组成为，氧化硅激光玻璃：66.5％SiO₂-32.5％Li₂O-1％Nd₂O₃、氧化锗激光玻璃：66％GeO₂-33％Na₂O-1％Nd₂O₃、氧化硼激光玻璃：66％B₂O₃-33％K₂O-1％Nd₂O₃、氧化碲激光玻璃：68％TeO₂-31％MgO-1％Nd₂O₃、氧化磷激光玻璃：67％P₂O₅-32％Na₂O-1％Nd₂O₃，其中不同类激光玻璃中的百分数分别为各组分在对应激光玻璃中的摩尔百分含量。

本实施例中电负性差值为网络形成体的阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，具体为χ_O-χ_Si、χ_O-χ_Ge、χ_O-χ_B、χ_O-χ_Te、χ_O-χ_P，其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性，本实施例中电负性的差值如表1所示。

检测本实施例中各激光玻璃中Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁峰值受激发射截面，测试结果如表1所示。

表1

对表1中发光性能参数与电负性差值进行拟合，建立本实施例中不同类激光玻璃的网络形成体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。本实施例中激光玻璃发光性能参数随阴阳离子元素的电负性差值的增大而减小，拟合结果为y＝-10.48x+17.588。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的能级跃迁峰值受激发射截面这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络形成体的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络形成体。

实施例2

本实施例中制备了一类激光玻璃，该类激光玻璃包括网络形成体相同、网络修饰体不同的单体激光玻璃。该类激光玻璃的发光性能与网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。

本实施例中激光玻璃的网络形成体为氧化磷，单体激光玻璃的网络修饰体为碱土金属氧化物，碱土金属氧化物为MgO、CaO、SrO、BaO。激光玻璃的组成为50％P₂O₅-49.3％RO-0.7％Nd₂O₃，其中R为Mg、Ca、Sr、Ba；50％、49.3％、0.7％分别为各组分在激光玻璃中的摩尔百分含量。

本实施例中电负性差值为网络修饰体的阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，具体为χ_O-χ_Mg、χ_O-χ_Ca、χ_O-χ_Sr、χ_O-χ_Ba，其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性。

检测本实施例中各激光玻璃中Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽，建立本实施例中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系，如图1所示。由图1可知，随着网络修饰体组成中阴离子元素与阳离子元素的电负性差值的增大，Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽减小，两者的对应关系为y＝-10.25x+44.59，其中y为能级跃迁有效荧光线宽，x为电负性差值。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的能级跃迁有效荧光线宽这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络修饰体。

实施例3

本实施例中制备了一类激光玻璃，该类激光玻璃包括网络形成体相同、网络修饰体不同的单体激光玻璃。该类激光玻璃的发光性能与网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。

本实施例中激光玻璃的网络形成体为氧化硅，单体激光玻璃的网络修饰体为碱金属氧化物和碱土金属氧化物，碱金属氧化物为K₂O，碱土金属氧化物为MgO、CaO、SrO、BaO。激光玻璃的组成为64.7％SiO₂-15％K₂O-20％RO-0.3％Nd₂O₃，其中R为Mg、Ca、Sr、Ba。其中64.7％、15％、20％、0.3％分别为各组分在激光玻璃中的摩尔百分含量。

本实施例中电负性差值为网络修饰体中RO组分中的阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，具体为χ_O-χ_Mg、χ_O-χ_Ca、χ_O-χ_Sr、χ_O-χ_Ba，其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性。

检测本实施例中各激光玻璃中Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽和各激光玻璃的非线性折射率系数，建立本实施例中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

能级跃迁有效荧光线宽与电负性差值的对应关系如图2所示。由图2可知，随着电负性差值的增大，Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽减小，两者的对应关系为y＝-14.35x+73.61，其中y为能级跃迁有效荧光线宽，x为电负性差值。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的能级跃迁有效荧光线宽这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络修饰体中RO组分中的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值，在元素周期表中选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络修饰体。

激光玻璃的非线性折射率系数与电负性差值的对应关系如图3所示。由图3可知，随着电负性差值的增大，非线性折射率系数增大，两者的对应关系为y＝3.31x-4.29，其中y为能级跃迁有效荧光线宽，x为电负性差值。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的非线性折射率系数这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络修饰体中RO组分中的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络修饰体。

实施例4

本实施例中制备了一类激光玻璃，该类激光玻璃包括网络形成体相同、网络修饰体不同的单体激光玻璃。该类激光玻璃的发光性能与网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。

本实施例中激光玻璃的网络形成体为氧化硅，单体激光玻璃的网络修饰体为碱金属氧化物，碱金属氧化物为Li₂O、K₂O、Na₂O。激光玻璃的组成为66.5％SiO₂-33％M₂O-0.5％Nd₂O₃，其中M为Li、K、Na。其中66.5％、33％、0.5％分别为各组分在激光玻璃中的摩尔百分含量。

本实施例中电负性差值为网络修饰体的阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，具体为χ_O-χ_Li、χ_O-χ_K、χ_O-χ_Na，其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性。

检测本实施例中各激光玻璃中Nd³⁺离子的⁴F_3/2能级计算的辐射寿命，建立本实施例中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系，如图4所示。由图4可知，随着网络修饰体组成中阴离子元素与阳离子元素的电负性差值的增大，Nd³⁺离子的⁴F_3/2能级计算的辐射寿命增大，两者的对应关系为y＝3166.42x-7344.7，其中y为能级计算的辐射寿命，x为电负性差值。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的能级计算的辐射寿命这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络修饰体。

实施例5

本实施例中制备了一类激光玻璃，该类激光玻璃包括网络形成体相同、网络修饰体不同的单体激光玻璃。该类激光玻璃的发光性能与网络修饰体的阴阳离子元素的电负性差值相关联。

本实施例中激光玻璃的网络形成体为磷酸铝，单体激光玻璃的网络修饰体为碱金属氟化物、碱金属氧化物和碱土金属氟化物，碱金属氟化物为LiF，碱金属氧化物为Li₂O，碱土金属氟化物为MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂。激光玻璃的组成为20％Al(PO₃)₃-47％LiF-14％Li₂O-18％RF₂-1％Nd₂O₃，其中R为Mg、Ca、Sr、Ba。其中20％、47％、14％、18％、1％分别为各组分在激光玻璃组成中的摩尔百分含量。

本实施例中电负性差值为网络修饰体中RF₂组分中的阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，具体为χ_F-χ_Mg、χ_F-χ_Ca、χ_F-χ_Sr、χ_F-χ_Ba，其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性。

检测本实施例中各激光玻璃中Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁峰值受激发射截面，建立本实施例中各不同单体激光玻璃的网络修饰体的阴阳离子元素电负性差值与其发光性能参数的对应关系。

能级跃迁峰值受激发射截面与电负性差值的对应关系如图5所示。由图5可知，随着电负性差值的增大，Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁峰值受激发射截面增大，两者的对应关系为y＝1.14x+0.24，其中y为能级跃迁峰值受激发射截面，x为电负性差值。根据此对应关系，按照待制备激光玻璃的能级跃迁峰值受激发射截面这一发光性能参数，能够得到待制备激光玻璃中网络修饰体中RF₂组分中的阴阳离子元素的电负性差值；再根据得到的电负性差值选定合适的阴阳离子元素，确定待制备玻璃的网络修饰体。

实施例6

本实施例中制备了一类激光玻璃，该类激光玻璃的网络形成体相同、网络修饰体相同但网络形成体与网络修饰体的摩尔比不同。该类激光玻璃中包括网络形成体与网络修饰体的摩尔比不同的激光玻璃。该类激光玻璃的发光性能与网络形成体和网络修饰体的阴阳离子元素的总电负性差值相关联。激光玻璃总电负性差值的计算方法为分别计算得到网络形成体、网络修饰体中阴离子元素与阳离子元素的电负性差值，然后按照激光玻璃组成中网络形成体与网络修饰体的摩尔比例将上述电负性差值进行加和，得到总电负性差值。

本实施例中激光玻璃的网络形成体为氧化硼，网络修饰体为氧化锂，激光玻璃的组分为aB₂O₃-(99-a)Li₂O-1％Nd₂O₃，其中a为激光玻璃中B₂O₃的摩尔百分含量，49.5％≤a＜99％，具体的，本实施例中a＝98％、66％、49.5％，即本实施例中激光玻璃的组成分别为98％B₂O₃-1％Li₂O-1％Nd₂O₃、66％B₂O₃-33％Li₂O-1％Nd₂O₃、49.5％B₂O₃-49.5％Li₂O-1％Nd₂O₃。

本实施例中，激光玻璃总电负性差值为：

98％B₂O₃-1％Li₂O-1％Nd₂O₃：98(χ_O-χ_B)/99+(χ_O-χ_Li)/99＝1.40；

66％B₂O₃-33％Li₂O-1％Nd₂O₃：2(χ_O-χ_B)/3+(χ_O-χ_Li)/3＝1.75；

49.5％B₂O₃-49.5％Li₂O-1％Nd₂O₃：(χ_O-χ_B)/2+(χ_O-χ_Li)/2＝1.93；

其中χ代表各元素选自鲍林标度的电负性。

检测本实施例中各激光玻璃的发光性能参数：本实施例中发光性能参数为Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽、Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁荧光半峰宽、Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁荧光寿命、Nd³⁺离子的⁴F_3/2能级计算的辐射寿命、Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁峰值受激发射截面。

本实施例中激光玻璃的总电负性差值与对应激光玻璃的发光性能参数如表2所示。

表2

对表2中发光性能参数与总电负性差值进行拟合，建立本实施例中激光玻璃的总电负性差值与其发光性能参数的对应关系。得到的对应关系分别为：

(1)y＝-5.6902x+50.225，其中y为Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁有效荧光线宽，x为总电负性差值；

(2)y＝-11.426x+57.122，其中y为Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁荧光半峰宽，x为总电负性差值；

(3)y＝-106.42x+489.730，其中y为Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁荧光寿命，x为总电负性差值；

(4)y＝-506.86x+1255.300，其中y为Nd³⁺离子的⁴F_3/2能级计算的辐射寿命，x为总电负性差值；

(5)y＝3.947x-5.180，其中y为Nd³⁺离子的⁴F_3/2→⁴I_11/2能级跃迁峰值受激发射截面，x为总电负性差值。

在确定待制备激光玻璃的网络形成体和网络修饰体之后，按照待制备激光玻璃的相应的发光性能参数，根据本实施例中激光玻璃相应的发光性能参数与总电负性差值的对应关系，能够得到待制备激光玻璃的总电负性差值，再根据得到的总电负性差值，得出待制备激光玻璃中网络形成体与网络修饰体的摩尔比。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。