浅析激光玻璃

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1、浅析激光玻璃130111102吴东阳摘要：激光玻璃是一种以玻璃为某质的同体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能M激光器的主要激光材料，在工业、农业、自然科学和军事方而得到了广泛的应用。关键词：激光玻璃；硅酸盐激光玻璃；性质特点；应用前景正文：前言：激光玻璃足-•种以玻璃为基质的固体激光材料，由基质玻璃和激活离子W部分组成。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能呈激光器的主要激光材料。激光玻璃与K它工作物质相比，冇一些独特的优点：易制备，容易获得高度透明、光学均匀、大尺寸的激光棒或岡盘；利用热成型及冷加工工艺，可制成不同形状，以适应激光器需要。

2、木文就激光玻璃的种类、机理、制备方法及应川予以简单介绍。主要内容：激光玻璃的概念：在同体激光器中，能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光工作物质由某质和激活离了•两部分组成，菽质材料为激活离了提供/一个合适的存在与工作环境，而由激活离子完成激光产生过程。激光玻璃足以玻璃为基础掺人一定的激活离子制成的激光工作物质在玻璃中已实现激光的激活离子主要是稀土离子：如Yb3+、Gda+、Nd3+Era+、Ho”、Tm3+等。掺钕玻璃曲于能在室温中产生激光，温度猝灭效应小，光泵吸收效率高和发光的量子效率高，足B前最主要的激光玻璃。激光玻璃足发展最快、应川范围最广的固体激光材料之一。激光玻

3、璃由葙质玻璃和激活离了两部分组成。激光玻璃各种物理化学性质主要由葙质玻璃决定，而它的光谱性质则主要由激活离了决定。但是难质玻璃与激活离了•彼此间互相作用，所以激活离子对激光玻璃的物理化学性质有一定的影响，而基质玻璃对它的光谱性质的影响有吋还足相当重要的。激光玻璃的种类：现在的激光玻璃主要冇硅酸盐激光玻璃、磷酸盐激光玻璃、氟磷酸盐和氟化物激光玻璃、硅磷酸盐激光玻璃、岛钕浓度激光玻璃等若干种，我们主要介绍一下硅酸盐激光玻璃和磷酸盐、氟化物激光玻璃以及髙钕浓度激光玻璃这三种。硅酸盐激光玻璃:最早的激光玻璃都属于这类,如我国N03、N10,美国的NS0835,H本的LCG13,英国的LN6

4、等。这些玻璃人致成分（mol%）基本为：SiO260—75,Na2O30—15,K2O0—5,CaO+BaOlO—15,AI2O30—3。它们的主要优点是熔制工艺成熟、光学质好、物化性能稳定、激光效率高。磷酸盐激光玻璃：六十年代初在广泛探索基质玻璃系统时，在磷酸盐玻璃中产生了激光，但由于磷酸盐玻璃物化性能性能较差，不易制备，当时没有深入研究。到了七十年代,随着激光核聚变技水的发展，具有受激发截而人、非线性折射率低、热光系数小等优点的磷酸盐玻璃显示了K独特的优点，被选为激光核聚变装置的激光玻璃。II木、美国和我国先P定型了适合于不同要求的磷酸盐激光玻璃。但与此同时，此类玻璃的缺点是化

5、学稳定性差、玻璃表而从潮解。商钕浓度激光玻璃：为了满足微型同体激光器发展的需要，研制了玻璃态的®钕浓度激光玻璃材料(如NdP5O14、LiNdP4O12、KNdP4O12等)，并在小型脉冲激光器中得到了应用。激光玻璃山基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃各种物理性质和化学性质主要由基质玻璃决定，而它的光谱性质则主要由激活离了决定。激光玻璃的特点：激光玻璃发展迅速的主耍原因是它本身性质和制造丄艺方而有品体材料不具备的优点:基质玻璃的形成范围人，加入不同种类和数M的激活离子，能获得具有不同特点的激光玻璃;幼于制备成：n有耍求性能、尺、r和形状的激光玻璃;玻璃近程有序和远程无序的结构特

6、点，使其通过光学玻璃工艺能够获得高透明度、各向同性、光学均匀、大尺、r的制品;利用热成形及冷加工工艺，可制成不同形状的激光玻璃：既可拉成直柽小至几微米的纤维，又可制成几厘米直径和几米长的棒以及几I•厘米厚的玻璃板;成木较低，原料纯度要求较低，制备工艺比较容易实现，制造周期较短。激光玻璃的性质：激光玻璃由基础玻璃掺人激活离子构成。它的物理化学性质主耍由基础玻璃决定，光谱性质主要由激活离子决定。基础玻璃与激活离子相互作用、相互影响，决定激光玻璃的各种性质。激光玻璃作为间体激光器屮的工作介质，需具备下述性质：良好的透明度，基础玻璃应尽量不吸收激发激光的波长，使激发能m充分地被激活离子吸收

7、，转化为激光;良好的光学均匀性，使激光激发有低阈伉，高效率;以好的热稳定性，保证非辐射跃迁产生的热量不至于破坏玻璃的结构与性质;激活离子的发光机构中必须有亚稳态，并有较长的寿命，使粒子数从于积累，达到反转;激光玻璃柯适当的吸收光谱性质，在激发源的辐射光谱内柯宽而多的吸收带和较菇的吸收系数。激光玻璃的基本要求：(1)激活离子的发光机构中必需有亚稳态，形成三能级或四能纵机构；并要求亚稳态有较长寿命，使粒子数易于积累达到反转。为使激光玻璃有较高的效率和低的振荡值，从能级机构