一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115925409A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202310016472.5C04B35/64(2006.01)(22)申请日2023.01.06G02B6/02(2006.01)(71)申请人江苏师范大学地址221000江苏省徐州市铜山新区上海路101号(72)发明人张乐刘明源祝吕魏聪邵岑康健周春鸣周天元陈浩(74)专利代理机构徐州千秋知识产权代理事务所(普通合伙)32556专利代理师周敏(51)Int.Cl.C04B35/44(2006.01)C04B35/50(2006.01)C04B35/505(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤及其制备方法，该复合荧光陶瓷光纤由纤芯和包层组成，纤芯层采用Ce离子掺杂的黄色荧光陶瓷，包层采用离子共掺的红色荧光陶瓷，采用凝胶注模法制得。利用这一设计结构，既可以实现Ce离子与其他离子间的能量传递使光谱红移来提升显色指数，又可以显著提升光效。同时光纤直径很好的匹配了激光光斑尺寸，有效解决了激光光斑尺寸与陶瓷发光面失配所带来的“黄环效应”问题，照明效果优异，可以有效解决高功率LD泵浦时的散热问题，有利于长期稳定照明。CN115925409ACN115925409A权利要求书1/1页1.一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤，其特征在于，由荧光陶瓷纤芯和荧光陶瓷包层组成，所述荧光陶瓷纤芯的化学式为(RE1‑xCex)3Al5O12，0.0001≤x≤0.005，其中RE为Y或Lu；所述荧光陶瓷包层的化学式为(A1‑yCey)3(Al1‑zBz)5O12，0.001≤y≤0.01，0.001≤z≤0.08，其中A为Y或Lu，B为Mn或Cr。2.根据权利要求1所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤，其特征在于，所述复合荧光陶瓷光纤的直径为0.15～1mm，其中纤芯直径0.05～0.2mm。3.权利要求1或2所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)按照化学式(RE1‑xCex)3Al5O12，0.0001≤x≤0.005中各元素的化学计量比分别称取各高纯氧化物原料粉体，其中RE为Y或Lu；将各原料粉体混合，并加入烧结助剂、分散剂、磨球、无水乙醇组成预混液，球磨得到混合浆料；球磨结束后烘干浆料，过筛，除杂处理后得到凝胶注模成型的纤芯陶瓷粉体；(2)按照化学式(A1‑yCey)3(Al1‑zBz)5O12，0.001≤y≤0.01，0.001≤z≤0.08中各元素的化学计量比称取各高纯氧化物原料粉体，其中，A为Y或Lu，B为Mn或Cr；将各原料粉体混合，并加入烧结助剂、分散剂、磨球、无水乙醇组成预混液，球磨得到混合浆料；球磨结束后烘干浆料，过筛，除杂处理后得到凝胶注模成型的包层陶瓷粉体；(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的陶瓷粉体分别配制成凝胶体系的浆料，纤芯层制备所用浆料真空除泡后注入细直径毛细玻璃管中，干燥后形成荧光陶瓷光纤素坯；通过排胶、真空烧结、退火抛光后得到荧光陶瓷纤芯；(4)将步骤(3)得到的荧光陶瓷纤芯置于粗直径毛细玻璃管中间位置，四周注入包层制备所用浆料，干燥后依次通过排胶、真空烧结、退火抛光后得到复合荧光陶瓷光纤。4.根据权利要求3所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述烧结助剂为MgO和TEOS，加入的量分别为原料粉体总量的0.2～0.7wt.％和0.4～0.6wt.％；所述分散剂为PEI，加入的量为原料粉体总量的0.2～0.5wt.％；球磨转速为170～260r/min，球磨时间为24～36h。5.根据权利要求3所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述烘干温度为50～120℃，筛网目数为80～300目，除杂温度为800～1100℃。6.根据权利要求3所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述凝胶体系为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺体系和PIBM体系的一种，所述浆料固含量在52～56vol.％。7.根据权利要求3所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中所述干燥温度为25～60℃，时间为12～48h；所述排胶机制为：室温下以0.2～5℃/min升温到500℃，再以5～10℃/min升温到900℃，在900℃保温5～8h。8.根据权利要求3所述的一种高光效高显指复合荧光陶瓷光纤的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中所述真空