磷酸盐玻璃 Phosphate glasses

2022-11-01 11:11:57 浏览:573

定义

某些可以制造某些光纤和激光增益介质的玻璃。例如:光学眼镜 

磷酸盐玻璃是以五氧化二磷(P2O5)并添加了一些化学成分。 它们用作激光增益介质——无论是在体激光器中还是以光纤的形式。 它们的主要优点之一是对稀土离子(→稀土掺杂激光增益介质)的溶解度非常高,例如铒(Er3+), 镱 (Yb3+)和钕(Nd3+). 这意味着高浓度的激光活性稀土离子可以掺入磷酸盐玻璃中,而不会产生诸如聚类之类的有害影响,而聚类可能会通过淬灭效应降低性能。 例如,掺铒纤维的掺杂浓度可以比二氧化硅纤维高得多:可以制造出几重量百分比。 这允许构建相当短的光纤激光器和放大器,这不仅有利于紧凑性:

  • 短光纤激光谐振器意味着较大的自由光谱范围,使其更容易实现单频操作。
  • 分布式反馈激光器本质上相当短,高度掺杂的磷酸盐纤维可以更有效地吸收泵。
  • 如果用于超短脉冲的光纤放大器由短光纤制成,则不太容易受到非线性效应的影响。

磷酸盐玻璃的其他一些特性:

  • 高透光率的光谱范围约为 0.4 μm 至 2 μm,比硅胶玻璃更窄。
  • 磷酸盐玻璃中稀土离子的转变截面和上态寿命通常是有利的。 例如,它们通常非常适合制造具有大增益带宽的光纤放大器,因为过渡横截面的光谱形状很宽且相当平滑。
  • 磷酸盐玻璃具有非常低的玻璃化转变温度,通常低于400°C。 因此,磷酸盐纤维末端在大功率操作中加热时相对容易熔化。 因此,在实现高功率光纤激光器和带有磷酸盐玻璃的放大器时,需要特别注意泵浦注入。
  • 与二氧化硅玻璃相比,磷酸盐玻璃的光学损伤阈值和导热系数要低得多。
  • 光热系数dn / dT为负,与许多其他增益介质相比。 这意味着热透镜的直接热贡献是负的(散焦),而额外的应力和膨胀效应是正的(聚焦);总体而言,热透镜可能相当弱。
  • 磷酸盐玻璃的非线性指数非常低,比石英玻璃低近3倍。

磷酸盐和氟化物玻璃的混合物称为氟磷酸盐玻璃。 同样,也有磷酸硅酸盐和磷酸铝玻璃。 这种玻璃也经常用作激光增益介质。

磷酸盐和二氧化硅纤维在设备中的组合可能存在问题,因为由于玻璃化转变温度非常不同,这些不同材料的熔接很困难(尽管并非不可能)。

参考文献

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