Оптическое фосфатное стекло


 


Владельцы патента RU 2426701:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к области оптического материаловедения. Изобретение позволяет создать стекло с минимальным концентрационным тушением люминесценции (высоким квантовым выходом люминесценции) пониженным значением нелинейного показателя преломления, улучшенными термооптическими характеристиками и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами. Оптическое фосфатное стекло включает, в мас.%: P2O5 55-65, ВаО 8-12, K2O 10-15, SiO2 1-4, Al2O3 5-10, B2O3 2-6, Nd2O3 0,1-4,5. Данное стекло обладает высокими значениями сечения вынужденных переходов (не менее чем σ=3.5·10-20 см2) и времени затухания люминесценции, при этом имеет низкий показатель поглощения на длине волны излучения не более а1053=0.00094 см-1. Технология получения заявляемого оптического фосфатного стекла осуществляется по двухстадийной технологической схеме. На первой стадии происходит варка фритты в электрической печи шахтного типа в кварцевом сосуде объемом 4 литра с размешиванием расплава кварцевой мешалкой. На второй стадии проводится перевар полученной фритты в индукционной установке в платиновом тигле объемом 5 литров с перемешиванием расплава платиновой двухлопастной мешалкой и выработкой стекломассы в блок через донный патрубок. 1 табл.

 

Изобретение относится к оптическому материаловедению, в частности к люминесцирующему оптическому фосфатному стеклу, а именно к стеклу на основе калиевобариевоалюмофосфатной системы, активированному неодимом, обозначаемое далее как ЛНС, для использования в качестве активных элементов лазеров, работающих в условиях высокой средней мощности излучения и используемых в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Известен ряд люминесцирующих стекол на фосфатной основе (см., например, патенты [1-3] и каталоги фирм-производителей оптического стекла [4]). Основные свойства промышленных лазерных фосфатных стекол приведены в таблице 1. Достигнутый уровень свойств по данным каталогов фирм-производителей обеспечивает успешное функционирование перечисленных в таблице 1 стекол в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Таблица 1
Основные физико-химические свойства промышленных фосфатных лазерных стекол, активированных неодимом
Наименование параметра Значение параметров для стекла марок
ГЛС22 ГЛС32 ГЛС34 КГСС 0180/35 LG-750 «SHOTT» LNG-5 «HOYA»
Число ионов Nd3+ в 1 см3 стекла N·10-20, см-3 2,00 2,00 5,60 3.5 3,5 3,174
Сечение вынужденных переходов (1020, см2) 3,2 3,2 3,2 3.6 3.7 3,9
Излучательное время жизни τ0, мкс 400 402 450 360 356 -
Время затухания люминесценции τ, мкс 300 270 180 300 278 290
Квантовый выход люминесценции, η 0,75 0,67 0,40 0,83 0,78 -
Ширина полосы люминесценции, нм 28,6 27 27 27 26 18,6
Длина волны излучения, нм 1055 1060 1060 1053 1053.7 1056
Коэффициент затухания для λ=1053 нм (см-1) 0.0015 0.0015 0.0015 0,0015 ≤0,0015 0,001
Показатель преломления, ne 1,596 1,595 1,595 1.532 nd=1.5260 nd=1,5409
Коэффициент дисперсии, VD 59,3 56,9 - - 68.20 63,49
Нелинейный показатель преломления n2·10-13 см22 1,65 1,75 - 1,1 1.08 1,25
Температурный коэффициент изменения показателя преломления dn/dt (10-6/°C) (20-40°C) -5,7 - - - -5.1 -
Температура трансформации или верхняя температура отжига Tg (°C) 490 490 495 460 450 486
ТКЛР α·107/°С (20-120°C) 106 103 103 116 130.1 98
α20-40 α20-300 α100-300
Плотность ρ, г/см3 3,52 3,38 3,39 2.83 2.830 2,68
Показатель поглощения a 586, мм 0,260 0,260 0,770 0,424 0,392 -

Дальнейшее совершенствование лазерных стекол связано с уменьшением концентрационного тушения люминесценции, которое зависит преимущественно от длины связей Ln-Ln. Длина связей Ln-Ln существенно возрастает с повышением степени однородности распределения ионов активатора в объеме стекла (со снижением склонности к сегрегации), которое зависит от химического состава стекла и условий варки, выработки и отжига, причем влияние химического состава является преобладающим, поскольку условия варки и выработки должны обеспечивать получение стекла высокого оптического качества. Уменьшение концентрационного тушения люминесценции приводит к повышению квантового выхода (времени затухания люминесценции). Особенно ярко усиление концентрационного тушения люминесценции наблюдается при увеличении содержания активатора (в данном случае, неодима), и поэтому при оценке эффективности средне- (2-4 мас.% Nd2O3) и высококонцентрированных (свыше 4 мас.% Nd2O3) фосфатных лазерных стекол необходимо сравнивать их квантовый выход при одинаковых объемных содержаниях ионов Nd3+.

Другим важным направлением совершенствования лазерных фосфатных стекол является снижение нелинейного показателя преломления n2, что также может быть достигнуто модифицированием состава стекла. Уменьшение n2 снижает вероятность искажения фронта световой волны, что особенно важно при высоких плотностях излучения.

Улучшение таких показателей, как коэффициент затухания на длине волны генерации 1053 нм может быть достигнуто совершенствованием технологических приемов, чистотой сырьевых материалов, помещений и пр., свидетельствуя о высоком технологическом уровне производства.

Оптимизация всех перечисленных в таблице 1 показателей в одном стекле является сложной научной и технологической задачей. Заявляемое нами стекло соответствует по уровню свойств стеклам из таблицы 1 и из патентов [1-3], превосходя их по квантовому выходу люминесценции (для сопоставимых содержаниях иона-активатора), нелинейному показателю преломления и по коэффициенту затухания на длине волны генерации.

Известны кремний- и боросодержащие ультрафосфатные лазерные стекла с низким концентрационным тушением и улучшенной термостойкостью, активированные неодимом и содержащие (в мол.%): P2O5 40-70; SiO2 0-20; В2О3 5-20, а также оксиды щелочных и щелочноземельных металлов и оксиды неодима и лантана, причем сумма концентраций SiO22О3 составляет 5-35%, Li2O+Na2O+K2O - 5-20%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO - 0-10%, а La2O3+Nd2O3 - 3-10% [1].

В патенте [2] лазерные фосфатные стекла имеют составы в области (в мол.%): P2O5 39-49; оксиды одного или более щелочных металлов 1-30, оксиды одного или более металлов II групп 20-45, оксиды одного или более редкоземельных элементов 0,1-25, оксиды одного или более В, Al, Nb, Pb причем сумма концентраций последних составляет 0-27.

Целью патента [2] является повышение химической устойчивости лазерных фосфатных стекол, что достигалось авторами [2] введением в состав стекла оксида алюминия. Однако это приводило к существенному снижению сечения вынужденных переходов до 3,0·10-20 см2. В данной заявке впервые показано, что при соответствующем соотношении содержаний Al2O3 и других компонентов матрицы сечение вынужденных переходов может быть сохранено на высоком уровне (выше 3,5·10-20 см2).

Методика получения стекол в патенте [2] основана на применении сырьевых материалов в виде фосфатов бария и свинца. Ортофосфорная кислота для введения оксида фосфора в матрицу стекла не использовалась. Шихта, описанная в патенте, рассчитывалась на получение 20 г стекла, что соответствует проведению лабораторных экспериментов. Это затрудняет перенесение полученных результатов на производство стекол для крупногабаритных активных элементов. Получение крупногабаритных оптически однородных отливок с точным содержанием заявленных компонентов стекла, заявленных в патенте [2], крайне затруднительна, так как известна большая летучесть фосфатов в процессе варки стекла, ее зависимость от объема стекловаренного сосуда и высокий уровень гигроскопичности описанных в патенте [2] сырьевых материалов. Все это затрудняет воспроизводимость оптических и лазерных параметров стекла от варки к варке.

Известны также фосфатные стекла, применяемые для лазеров высокой энергии [3] с шириной полосы люминесценции не более 26 нм, имеющие составы в области (в мол.%): P2O5 50-75; Al2O3 >0-10%; K2O >0-30, а также оксиды щелочных и щелочноземельных металлов и оксиды редкоземельных элементов и лантана, причем сумма концентраций MgO+СаО составляет >0-30%, Li2O+Na2O+Rb2O+Cs2O >0-20%, ВеО+PbO+SrO+ВаО+ZnO >0-20%, B2O3+Y2O3 >0-10%, а La2O3+Ln2O3 - 0,01-8% [3].

Указанные составы стекол включают более 15 компонентов, а пределы концентраций для большинства компонентов указаны в самых широких пределах, начинающиеся от 0%, что не позволяет определить точный состав заявленных составов, а также максимальные размеры получаемых однородных отливок стекла. В патенте не указывается и технологическая схема получения стекла заявленных составов. Составы стекол, приведенные в патенте [3], для которых указаны оптические и лазерные параметры, лежат вне области заявляемых нами составов. При этом ширина полосы люминесценции для стекла заявляемого нами состава равна 26 нм, что характерно для фосфатных лазерных стекол и соответствует показателям патента [3]. Все описанные в этом патенте стекла характеризуются значением нелинейного показателя преломления n2 1,2·10-13 см2/B2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стекло состава (в мас.%): P2O5 - 66,61, K2O - 7,37, SiO2 - 4,70, B2O3 - 8,17, La2O3+Nd2O3 - 13,6 [1].

Стекла из патента [1] не содержат в своем составе Al2O3, поскольку, по мнению авторов этого патента, его введение в состав стекла приводит к сильному возрастанию уровня концентрационного тушения и снижает значение сечения вынужденного излучения при тех концентрациях активатора, которые описаны в патенте [1]. Известны работы, в которых оксид алюминия рассматривается как демпфирующий компонент, способствующий снижению концентрационного тушения люминесценции [5]. Кроме того, известно [6, 7], что введение оксида алюминия может улучшить термостойкость стекла, повысить значение теплопроводности и снизить значение температурного коэффициента линейного расширения ТКЛР. Указанные характеристики особенно ценны для материала активных элементов, работающих в условиях высоких мощностей энергий, поскольку первостепенную важность в таких установках приобретают нелинейные процессы, процессы самофокусировки, требующие уменьшения нелинейного коэффициента показателя преломления и температурного коэффициента изменения показателя преломления стекла.

Исходя из того, что стекла составов, приведенных в патенте [1], не содержат оксид алюминия и при этом содержат до 10 мол.% оксидов редких земель, можно предположить, что они обладают повышенной кристаллизационной способностью. Это предположение подтверждается данными работы [7], в которой показано, что при введении добавок Al2O3 в состав стекла, содержащего до 25 мол.% Ln2O3, его кристаллизационная способность резко падает. Повышенная склонность к кристаллизации ограничивает возможность получения стекла в виде отливок больших размеров (более 600 мм), которые необходимы для получения крупногабаритных активных элементов в виде стержней, пластин и дисков, используемых в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Задача изобретения - получить оптическое фосфатное стекло, активированное Nd3+, для изготовления активных элементов лазеров, в том числе работающих в условиях высокого значения средней мощности излучения, характеризующееся минимальным концентрационным тушением люминесценции (максимально высоким квантовым выходом люминесценции) при заданной концентрации ионов активатора, пониженным значением нелинейного показателя преломления n2, улучшенными термооптическими характеристиками и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.

Решение поставленной задачи изобретения достигается составом оптического фосфатного стекла, включающего P2O5, K2O, В2О3, SiO2, Nd2O3, и добавки Al2O3 и ВаО в количестве 5-10 и 8-12 мас.% соответственно при соотношении компонентов в мас.%: P2O5 55-65, ВаО 8-12, K2O 10-15, SiO2 1-4, Al2O3 5-10, B2O3 2-6, Nd2O3 0,1-4.

Заявляемое нами стекло содержит в своем составе как SiO2, так и Al2O3, что при определенных соотношениях этих компонентов между собой и с P2O5, ВаО, K2O, B2O3 приводит к повышению квантового выхода и снижению нелинейного показателя преломления при улучшении технологических параметров варки и выработки.

Пример 1: оптическое фосфатное стекло ЛНС состава (мас.%): P2O5 - 58, ВаО - 12, K2O - 13, SiO2 - 2, Al2O3 - 8, B2O3 - 4, Nd2O3 - 3. Варка стекла производилась по технологии, описанной ниже. Масса шихты для варки фритты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1285°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 600×150×40 мм. 85% выработанного блока стекла - I категории оптической однородности, бессвильности и пузырности. Включений платины не обнаружено.

Стекло указанного состава обладает следующими свойствами:

Число ионов Nd3+ в 1 см3 стекла N·=3.074·1020 см-3

Сечение вынужденных переходов σ=3.8·10-20 см2

Излучательное время жизни τ0=397 мкс

Время затухания люминесценции τ=325 мкс

Квантовый выход люминесценции η=0,81

Ширина полосы люминесценции Δλ=26 нм

Длина волны излучения λ=1053 нм

Коэффициент поглощения для λ=1053 нм a 1053=0.00091 см-1

Показатель преломления ne=1.52912

Коэффициент дисперсии VD=65.84

Нелинейный коэффициент показателя преломления n2=1,074·10-13, см2/B2

Температурный коэффициент изменения показателя преломления dn/dt(20-40°C)=-6,0·10-6/°С

Температура трансформации или верхняя температура отжига Tg=486°С

Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) α(20-300°С)=109·107 1/°С

Плотность ρ=2.7876 г/см3

Показатель поглощения a 586=0,326 мм-1

Данное стекло обладает высокими значениями сечения вынужденных переходов и времени затухания люминесценции, при этом имеет низкий показатель поглощения на длине волны излучения и нелинейный показатель преломления n2.

Пример 2: оптическое фосфатное стекло ЛНС, состава мас.%: P2O5 - 60, BaO - 12, K2O - 13, SiO2 - 2, Al2O3 - 8, B2O3 - 4, Nd2O3 - 1. Масса шихты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1280°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 400×180×50 мм. Температура варки стекла в платиновом тигле не превышала 1280°С.

Отличительными особенностями данного состава стекла является то, что при концентрации ионов неодима 0,9764·1020 см-3 время затухания люминесценции τ=355 мкс, коэффициент поглощения для λ=1053 нм a 1053=0.00085 см-1, нелинейный показатель преломления n2=1,052·10-13 см2/B2, ТКЛР α(20-300°C)=114·107 1/°С, квантовый выход люминесценции при указанной длительности затухания люминесценции достигает η=0,89. Все остальные показатели на уровне, приведенном в примере 1.

Пример 3: оптическое фосфатное стекло ЛНС, состава мас.%: P2O5 - 57, ВаО - 12, K2O - 13, SiO2 - 2, Al2O3 - 8, B2O3 - 4, Nd2O3 - 4. Варка стекла производилась по технологии, описанной выше. Масса шихты для варки фритты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1285°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 400×180×50 мм.

Отличительными особенностями данного состава стекла является то, что при концентрации ионов неодима 4.062·1020 см-3 время затухания люминесценции τ=288 мкс, коэффициент поглощения для λ=1053 нм a 1053=0.00094 см-1, нелинейный показатель преломления n2=1,08·10-13 см22, ТКЛР α(20-300°C)=103·107 1/°С. Все остальные показатели на уровне, приведенном в примере 1.

В заявляемых стеклах достигается квантовый выход люминесценции не менее 0,8 при объемном содержании Nd3+ 3·1020 1/см3, являющийся максимальным для известных лазерных фосфатных стекол [1-4] при указанном уровне содержания активатора.

Нелинейный показатель преломления n2 заявляемого состава стекла составляет n2·=1,056·10-13 см22, что существенно ниже чем у всех известных фосфатных лазерных стекол, близких к заявляемым по составу и назначению [1-4].

Введение в состав заявляемого фосфатного стекла Al2O3 и SiO2 в указанных пропорциях сопровождается повышением химической стойкости и подавлением склонности к кристаллизации, что чрезвычайно важно для получения активных элементов больших размеров. Химическая стойкость заявляемых стекол находится на уровне потерь массы в воде 0,015 мг/см2 сутки при температуре 50°С и ухудшалась вдвое для составов за границей заявляемой области. Исключение из состава заявляемого стекла SiO2 и/или Al2O3 приводила к повышению кристаллизационной способности. Для заявляемой области составов было возможным устойчивое получение отливок размером до 600 мм.

Технологически задача изобретения решена выбором двухстадийной технологии варки стекла. Исходными сырьевыми материалами служили: ортофосфорная кислота H3PO4 и SiO2 квалификации ОСЧ, оксид неодима Nd2O3 марки (Е), остальные реактивы квалификации ХЧ. На первой стадии происходит варка фритты в электрической печи шахтного типа в кварцевом сосуде объемом 4 литра с размешиванием расплава кварцевой мешалкой. На второй стадии проводится перевар полученной фритты в индукционной установке в платиновом тигле объемом 5 литров с перемешиванием расплава платиновой двухлопастной мешалкой и выработкой стекломассы в блок через донный патрубок. Температура варки фритты и стекла не превышает 1300°С, а в процессе варки стекла в индукционной установке производится барботаж стекломассы кислородом для уменьшения содержания группы ОН в стекле. Выработанные блоки сырьевого стекла отжигаются в электрических муфельных печах. Заявляемое нами соотношение компонентов обеспечивает столь низкую кристаллизационную способность стекла и устойчивые выработочные свойства, что стекло рекомендуемого состава может быть получено 1-й категории оптической однородности, бессвильности и пузырности при малых объемах тиглей (до 5 л) с коэффициентом использования стекломассы до 80%.

Заявляемые пределы изменения химического состава сохраняют полезные свойства стекла. Комбинация компонентов и их количественный состав подобраны экспериментально. Существенным для достижения поставленной цели оказалось как введение Al2O3 и ВаО, так и их сочетание с компонентами SiO2 и B2O3. Именно предложенное соотношение компонентов позволило минимизировать склонность стекла к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами. При изменении состава стекла за пределами указанных концентраций совокупность оптических, лазерных и технологических характеристик стекла существенно снижается, чем и обоснованы значения общих пределов концентраций компонентов стекла. Рекомендуемый состав позволяет получать устойчивые, воспроизводимые показатели качества при использовании выбранной технологической схеме получения стекла.

Для стекла ЛНС значение сечения вынужденных переходов σ=3.8·10-20 см2. Оно находится на одном уровне с лучшими показателями для промышленных марок стекол данного типа [4] и превосходит указанный параметр для стекол-аналогов [1-3].

Квантовый выход люминесценции стекла ЛНС η=0.82, что при сопоставимых содержаниях активатора Nd является рекордно высоким. Его можно сравнить лишь с таковым параметром для промышленного стекла марки ГЛС22, но концентрация активатора стекла ГЛС22 значительно ниже (число ионов Nd3+ в 1 см3 стекла 2·1020 см-3, для заявляемого стекла - 3,074·1020 см-3) [4]. Среди стекол с более близкими концентрациями активаторов стекло ЛНС по данному показателю аналогов не имеет.

Совокупность спектрально-люминесцентных (лазерных) параметров стекла: высокое значение времени затухания люминесценции τ, сечения вынужденных лазерных переходов, большой квантовый выход люминесценции при узкой ширине полосы люминесценции свидетельствуют о том, что стекло ЛНС является наиболее перспективным материалом для использования в качестве оптических квантовых генераторов лазерных устройств с высокой и средней мощностью излучения.

Указанные выше преимущества заявляемого стекла дополняются его термооптическими характеристиками: минимальными из достигнутых до настоящего времени значениями нелинейного показателя преломления n2 и низкими значениями температурного коэффициента изменения показателя преломления dn/dt (-6·10-6 1/°С в интервале 20-40°С). Достигнутые значения n2 и dn/dt позволяют минимизировать искажения световой волны при нагревании активного элемента в условиях высоких значений мощности излучения. Поэтому в заявляемом стекле могут быть увеличены предельные плотности потока энергии. Указанное преимущество особенно сильно проявляется в крупногабаритных установках, предназначенных для получения коротких и сверхкоротких импульсов с большой энергией при высокой плотности излучения, в которых определяющую роль играют нелинейные процессы, процессы самофокусировки.

Показатель поглощения a 586 стекла ЛСН, пропорциональный концентрации активатора, характеризует высокую эффективность поглощения оптической накачки в заявляемом стекле. По концентрации активатора стекло из примера 1 относится к среднеконцентрированным лазерным стеклам, но в зависимости от условий работы активного элемента, его геометрии, параметров накачки, типа резонатора, пропускания выходного зеркала и иных конструктивных особенностей конкретного лазерного устройства - концентрация активатора может быть изменена на этапе синтеза стекла от 0,1 до 4,5 мас.%.

Значение коэффициента неактивного поглощения а 1053=0,00085 см-1 заявляемого стекла является наименьшим среди известных лазерных фосфатных стекол (примеры 1-3) и является отображением высокого уровня чистоты исходных материалов и качества технологии, которая не вносит красящих примесей в процессе синтеза материала. Отсутствие включений платины в активных элементах, изготовленных из этого стекла, достигнуто благодаря использованию специально разработанного тигля и мешалки из дисперсионно-упрочненного материала с размерами, оптимальными для данного состава стекла, а технологический режим синтеза стекла проводится при минимально допустимых температурах и в минимальный временной интервал - оптимизированный для получения необходимых характеристик стекла.

Наиболее объективным методом контроля лучевой прочности оптических элементов является способ измерения порога разрушения поверхности лазерным пучком «методом искры» [6]. Проведенные по описанной в [6] методике измерения показали, что пороговая плотность энергии заявляемого стекла, приводящая к его разрушению, составляет 27±2 Дж/см2, что соответствует пороговой плотности энергии для тестового образца оптического силикатного стекла марки К8.

Заявляемый материал, обладая рядом параметрических преимуществ, может стать основой для диверсификации промышленности и заменить целый ряд стекол в качестве активных элементов для лазерных устройств различного назначения.

Источники информации

1. EUROPEAN PATENT APPLICATION №0218135 A2, С03С 3/19, С03С 3/068, С03С 4/00, H01S 3/16 «Кремний и боросодержащее ультрафосфатное лазерное стекло с низким концентрационным тушением и улучшенной термостойкостью», Кук Ли М., Стоковски Стэнли, Заявитель Schott Glass Technologies Представитель Распер Джоаким. Дата публикации 15.04.87.

2. United States Patent №3979322 «Фосфатное стекло для лазерного использования», Н.Е.Алексеев, И.М.Бужинский, А.А.Изунев, Е.И.Корягина, В.Б.Кравченко, Ю.П.Рудницкий, В.П.Гапонцев, В.В.Цапкин. Дата публикации 7.09.1976.

3. United States Patent №5526369 H01S 3/17, С03С 3/16 «Фосфатное стекло, используемое в лазерах высокой энергии» Yuiko Т. Hayden, Stephen A. Payne, Joseph S. Hayden, John Н. Campbell, Mary Kay Aston, Melanie L. Elder. Заявитель Schott Glass Technologies Дата публикации 11.06.1996.

4. Проспекты-каталоги фирм «HOYA corporation», «SCHOTT optical glass Inc.», «Kigre Inc.», «Изюмский казенный приборостроительный завод», «ГОИ им. С.И.Вавилова», ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла».

5. Лазерные фосфатные стекла / Н.Е.Алексеев, В.П.Гапонцев, М.Е.Жаботинский и др. М.: Наука, 1980. С.352.

6. Термооптика твердотельных лазеров / А.В.Мезенов, Л.Н.Сомс, А.И.Степанов. Л.: «Машиностроение» Ленинградское отделение, 1986. С.199.

7. V.N.Sigaev, P.Pernice, A.Aronne, Е.Fanelli, S.V.Lotarev, E.V.Orlova, V.Califano, B.Champagnon, D.Vouagner. Influence of alumina addition on crystallization and texturing behavior of LaBGeO5 glass. J. Non-Cryst. Solids, 2006, 352 (21-22) P.2123-2128.

Оптическое фосфатное стекло, включающее Р2О5, K2O, B2O3, Nd2O3, отличающееся тем, что в состав стекла дополнительно введены добавки SiO2, ВаО и Al2O3 с целью минимизации концентрационного тушения люминесценции и увеличения квантового выхода, улучшения термооптических характеристик и снижения склонности к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

P2O5 55-65
ВаО 8-12
K2O 10-15
SiO2 1-4
Al2O3 5-10
B2O3 2-6
Nd2O3 0,1-4,5


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства стекол для квантовой электроники, оптической электроники, светотехники. .

Стекло // 1645245
Изобретение относится к составам теплопоглощакчщих стекол, которые могут быть иопользоезны для медико-биологических и строительных целей. .

Изобретение относится к составам цветных оптических стекол, которы е могут быть использованы для изготовления светофильтров, поглощающих область спектра 580-1500 нм крутой границей поглощения, обеспечивающей величину оптической плотности порядка 3-5 на длине волны 700 нм.

Изобретение относится к легкоплавким стекловидным покрытиям и может быть использовано для глазурования материалов на основе цемента. .

Изобретение относится к оптическим стеклам, созданным на базе фторсодержащих стекол, используемых для изготовления оболочек оптических световодов, для заделки торцов световодов.

Изобретение относится к оптическим материалам для мощных высокоэнергетических импульсных усилительных установок. Такими материалами являются фосфатные стекла особых составов, из которых изготавливаются поглощающие оболочки (ПО) для приклеивания к боковым граням крупногабаритных дисковых активных элементов (ДАЭ), выполненных из концентрированных неодимовых фосфатных стекол. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности согласовать медьсодержащее фосфатное стекло для ПО с неодимовым фосфатным стеклом по таким параметрам, как показатель преломления и коэффициент термического расширения стекла. Состав стекла включает в мас.%: P2O5 57,53-63,29, SiO2 1,46-1,99, B2O3 0,91-1,10, Na2O 2,88-3,02, K2O 4,92-5,10, Al2O3 4,22-6,56, CaO 0.48-0.51, BaO 8,02-18,03, SrO 0,21-8,95, Nd2O3 3,49-3,64, CuO 0,15-0,28 (сверх 100 мас.%). 1 табл., 1 ил.

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. Задачей предлагаемого изобретения является создание стекла, характеризующегося эффективной широкополосной люминесценцией с барицентром при λ≈1000 нм и пригодного для использования в качестве активной среды лазера. Таким стеклом является люминесцирующее фосфатное стекло, содержащее оксиды фосфора (Р2О5), кремния (SiO2), алюминия (Al2O3), бора (В2О3), калия (K2O), бария (ВаО) и иттербия (Yb2O3)2 при следующем соотношении компонентов, масс. %: (55-65) P2O5, (1-4) SiO2, (5-10) Al2O3, (8-12) B2O3, (10-14) K2O, (8-12) ВаО и (0,5-15) Yb2O3. 1 табл., 2 ил.
Наверх