Стекло

Изобретение относится к оптическим материалам, которые могут использоваться в качестве светофильтров, подавляющих развивающиеся перпендикулярно оси активного элемента паразитные моды моноимпульсных неодимовых лазеров при λ≈1,06 и 1,34 мкм. Могут эти стекла использоваться и в защитных очках, отсекающих лазерное излучение на указанных длинах волн. Техническим результатом изобретения является создание стекла со значением линейного коэффициента поглощения света ~30 см-1 при λ≈1,06 и 1,34 мкм при сохранении высокого светопропускания в области полос поглощения ионов Nd3+. Такое стекло позволит снизить толщину изготавливаемого светофильтра и повысить эффективность его охлаждения в квантроне, а значит, увеличить частоту вспышек лампы накачки и следования моноимпульсов генерации неодимовых лазеров при сохранении высокого коэффициента полезного действия. С другой стороны, оно обеспечит практически полную отсечку лазерного излучения при использовании в защитных очках. Стекло имеет следующий состав, мол.%: В2О3 15-29, Al2O3 1-5, GeO2 45-70, Sm2O3 10-25. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам оптических стекол, которые могут использоваться в качестве светофильтров, вставляемых в квантрон параллельно активному элементу для подавления паразитных мод моноимпульсных неодимовых лазеров при λ≈1,06 и 1,34 мкм. Могут эти стекла использоваться и в защитных очках, отсекающих лазерное излучение на указанных длинах волн.

Известно стекло состава, мас.%: (14-52)SiO2, (20-38)Al2O3, (10-59)Sm2O3 (патент СССР №1334624 А1, 1987).

Недостатком известного стекла является высокая температура и большая длительность синтеза в окислительных условиях (T≈2000°С, t=4-6 часов), что ведет к высоким энергозатратам и невозможности использования при синтезе тиглей.

Известно люминесцирующее гельное кварцевое стекло состава, мас.%: (0,05-1,0)Sm2O3, (0,001-0,010)ОН-, остальное - SiO2 (патент РБ №5391, 1997).

Недостатком известного стекла является невысокое значение линейного коэффициента поглощения света при λ≈1,06 и 1,34 мкм - k<1 см-1, что не позволяет использовать его в качестве светофильтра, подавляющего паразитные моды моноимпульсных неодимовых лазеров, а также в защитных очках.

Наиболее близким к заявляемому стеклу по технической сущности является стекло состава, мас.%: (40-70)SiO2, (6-25)Al2O3, (5-20)B2O3, (0-5)MgO, (0-15)CaO, (0-10)SrO, (0-30)ВаО, (0-10)ZnO, (0-3)TiO2, (0-2)CeO2, (0-1)МоО3, (0-2)Yb2O3, (0,001-5)Sm2O3 (патент США 2007 2007).

Основным недостатком прототипа является относительно низкая концентрация Sm2O3 и соответственно невысокое значение линейного коэффициента поглощения света k~7 и 6 см-1 при λ≈1,06 и 1,34 мкм. Это не позволяет использовать достаточно тонкие, а значит, и эффективно охлаждаемые светофильтры (их нагрев в процессе работы лазера обусловлен поглощением излучения ламп накачки и суперлюминесценции активного элемента), что, в свою очередь, накладывает ограничение на частоту повторения импульсов генерации из-за растрескивания светофильтра. Нельзя его использовать и в защитных очках из-за неполного поглощения лазерного излучения при обычно применяемых толщинах стекла ~2 мм.

Задачей предлагаемого изобретения является создание стекла со значением линейного коэффициента поглощения света ~30 см-1 при λ≈1,06 и 1,34 мкм при сохранении высокого светопропускания в области полос поглощения ионов Nd3+. Это позволит, с одной стороны, снизить толщину изготавливаемого из такого стекла светофильтра и повысить эффективность его охлаждения в квантроне, а значит, увеличить частоту вспышек лампы накачки и следования моноимпульсов генерации неодимовых лазеров при сохранении высокого коэффициента полезного действия за счет эффективного подавления паразитных мод при λ≈1,06 и 1,34 мкм. С другой стороны, обеспечит практически полную отсечку лазерного излучения при использовании в защитных очках.

Для решения поставленной задачи стекло, содержащее В2О3, Al2O3 и Sm2O3, дополнительно содержит GeO2 при следующем соотношении компонентов, мол.%: (15-29)B2O3, (1-5)Al2O3, (45-70)GeO2, (10-25)Sm2O3.

Стекло получали плавлением шихты в платиновом тигле при температуре 1450°С, после отливки стекло охлаждали между двумя стальными листами.

Уменьшение концентрации Sm2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения величины линейного коэффициента поглощения света при λ≈1,06 и 1,34 мкм; увеличение концентрации Sm2O3 сверх заявляемой нецелесообразно из-за ухудшения оптического качества стекла по причине появления кристаллизации. Введение B2O3 используется для повышения растворимости редкоземельных оксидов, а введение Al2O3 - для снижения кристаллизационной способности стекол; изменение концентрации этих ингредиентов слабо влияет на величину линейного коэффициента поглощения света при указанных длинах волн.

Составы заявляемого стекла и значения линейного коэффициента поглощения света k при λ≈1,06 и 1,34 мкм сведены в таблицу. Здесь же приведены значения k для прототипа с максимальной концентрацией Sm2O3.

Таблица
№ образца Состав, мол.% k при λ=1,06 мкм, см-1 k при λ=1,34 мкм, см-1
GeO2 B2O3 Al2O3 Sm2O3
1 70 15 5 10 14 13
2 53 22 5 20 28 26
3 45 29 1 25 35 33
Прототип 7 6

На чертеже изображен спектр поглощения заявляемого стекла для образца 3.

Видно, что заявляемое стекло прозрачно в области основных полос поглощения ионов Nd3+ (при λ≈530, 580, 740, 805 и 880 нм) и приблизительно в 5 раз превосходит прототип по значению линейного коэффициента поглощения света при λ≈1,06 и 1,34 мкм.

Это обеспечивает ему преимущество при использовании в частотных неодимовых моноимпульсных лазерах в качестве светофильтра, вставляемого в квантрон параллельно активному элементу для подавления развивающихся перпендикулярно оси этого элемента паразитных мод при λ≈1,06 и 1,34 мкм. Пригодно оно также для изготовления очковых стекол, защищающих глаза от лазерного излучения с указанными длинами волн, поскольку при обычно используемой толщине таких стекол в 2 мм и максимальной концентрации Sm2O3 они обеспечат приблизительно 1000-кратное ослабление этого излучения.

Стекло, содержащее В2О3, Al2O3 и Sm2O3, отличающееся тем, что дополнительно содержит GeO2 при следующем соотношении компонентов, мол.%:

В2О3 15-29
Al2O3 1-5
GeO2 45-70
Sm2O3 10-25


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам магнитооптических стекол, обладающих высоким значением постоянной Верде в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, которые могут быть использованы в оптическом приборостроении и квантовой электронике, например для создания магнитооптических (фарадеевских) затворов, модуляторов, циркуляторов и аналогичных устройств.

Изобретение относится к составам магнитооптических стекол, обладающих высоким значением постоянной Верде в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, которые могут быть использованы в оптическом приборостроении и квантовой электронике, например, для создания магнитооптических (фарадеевских) затворов, модуляторов, циркуляторов и аналогичных устройств.

Изобретение относится к составам магнитооптических стекол, обладающих высоким значением постоянной Верде в ультрафиолетовой области спектра, которые могут быть использованы в оптическом приборостроении и квантовой электронике, например, для создания магнитооптических (фарадеевских) затворов, модуляторов, циркуляторов и аналогичных устройств.

Изобретение относится к оптическим стеклам, которые могут быть использованы в массовой кино-фотооптике. .

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам оптических стекол, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных), генерирующих в оранжево-красной области спектра

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к плавленому алюмоборатному стеклу, активированному трехзарядными ионами церия (Се3+) и тербия (Tb3+), которое может использоваться в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра. Техническим результатом изобретения является создание стекла с высоким активным поглощением в ультрафиолетовой области спектра и эффективной люминесценцией в области максимальной спектральной чувствительности глаза человека. Стекло (варианты) имеет следующий состав, мол.%:В2О3 55-70, Al2O3 15-35, La2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5 или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-1 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5 или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Gd2O3 1-9, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Gd2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, при этом атомарное отношение Tb/Се≥1. 5 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам Yb-содержащих оптических стекол, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных), генерирующих в ближней инфракрасной области спектра. Техническим результатом изобретения является создание стекла, характеризующегося интенсивной широкополосной люминесценцией в ближней инфракрасной области спектра и пригодного для использования в качестве активной среды лазера. Стекло, содержащее B2O3, Al2O3, La2O3 и/или Y2O3 и Yb2O3, имеет следующее соотношение компонентов, мол.%: 57-62 B2O3, 27-33 Al2O3, 1-9,5 La2O3 и/или Y2O3, 0,5-10 Yb2O3. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам алюмоборатных стекол, которые могут использоваться в качестве преобразователей ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, а также в качестве стандартов для коррекции регистрируемых спектров люминесценции. Техническим результатом изобретения является создание люминесцирующего стекла, характеризующегося бесструктурной полосой люминесценции. Люминесцирующее стекло содержит B2O3, Al2O3, La2O3 и/или Y2O3 и Sb2O3 при следующем соотношении компонентов, мол.%: 58-67 B2O3, 22-32 Al2O3, 5-12 La2O3 и/или Y2O3 и сверх 100% 0,3-10 Sb2O3. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области материалов для твердотельных индикаторов ультрафиолетового излучения. Фотохромное люминесцентное стекло содержит оксид европия Eu2O3 в концентрации 0,43-0,49% (мас.) и тетраборат лития Li2B4O7 (остальное). Стекло интенсивно люминесцирует при воздействии ультрафиолетового (УФ) излучения и практически мгновенно изменяет окраску при изменении интенсивности УФ-излучения. Стекло может быть использовано в простых индикаторах излучения ближнего и среднего УФ-диапазона, а также при выборе источников освещения. Технический результат изобретения - создание фотохромного люминесцентного стекла, имеющего яркую окраску и позволяющего определить наличие и оценивать интенсивность УФ-излучения. 1 табл., 3 пр., 4 ил.

Изобретение относится к области оптического материаловедения. Технический результат – получение однородных кристаллических линий в объеме стекла. Локальная кристаллизация стекол проходит под действием фемтосекундного лазерного излучения. Пучок лазера пропускают через призматический телескоп или цилиндрическую линзу до фокусирующего объектива, тем самым получая перетяжку с эллиптическим поперечным сечением, имеющим соотношение большой и малой осей не менее 2:1 и с ориентацией длинной оси эллипса вдоль направления роста кристалла. Стекла имеют следующий состав, мол.%: La2O3 23-26, В2О3 23-26, GeO2 49-52 или La2O3 20,9-26, В2O3 23-27, GeO2 49-52, Nd2O3 0,1-3. Пучок перемещают относительно стекла со скоростью 10-50 мкм/с и энергией импульса лазерного излучения в пределах 0,5-2,5 мкДж. 6 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способу локальной кристаллизации стекол под действием лазерного пучка. Локальную кристаллизацию стекол лантаноборогерманатной системы, легированных неодимом, проводят с помощью импульсного фемтосекундного лазера, перемещающегося относительно стекла со скоростью 10-50 мкм/с на глубине от 100 мкм. Частоту следования фемтосекундных импульсов задают в пределах 25-100 кГц, а среднюю мощность - в пределах 0,1-1,2 Вт. Используют стекло следующего состава, мол.%: La2O3 14,9-26, В2O3 23-26, GeO2 49-52, Nd2O3 0,1-10. Технический результат – получение однородных кристаллических линий со встроенными в кристаллическую решетку ионами неодима в объеме стекла. 5 ил., 3 пр.
Наверх