第二章光学功能玻璃2.1激光玻璃.ppt

⑤ 陶瓷坩埚熔炼的改进 采用高纯莫来石制造薄壁坩埚及多层叶浆搅拌器，炉子用碳化硅发热体加热，发展了间歇式陶瓷坩埚拉棒装置，玻璃由底部的长管流出，控制长管周围加热器的温度就可改变玻璃流出速度，玻璃通过模子成型为玻璃棒。 4、激光玻璃的应用 （1）??激光核聚变 （2）??激光加工（打孔、焊接） （3）??医学 （4）??测距、测量 （5）??科研（激光显微光谱仪、 激光粒度分析仪） （6） 军事 等领域。 激光玻璃产品 激光玻璃产品 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第二章 光学功能玻璃 光功能玻璃也称之为“光子玻璃”，是通过与光相互作用而发挥其功能的玻璃。 以往的光学材料,主要当作透过、成像、滤光等材料，近代光学技术的发展，相继出现了激光、电光、声光、磁光、光色、储存等光学功能材料。玻璃在光学功能材料中占有非常重要的地位。 甘福熹院士指出光子玻璃主要包括激光玻璃、非线性功能玻璃、新型光子玻璃三个方面。日本学者S.Sakka将其划分为传统（C，Classical)，新型（N,New）及未来（F,Future)三类共14种。 光子玻璃种类和功能 光学功能玻璃的特点 （1）高度的光学均匀性； （2）透明度高； （3）可制得大尺寸或任意几何形状； （4）成本低 2.1 激光玻璃 激光玻璃与其它激光工作物质（晶体、半导体等）相比，具有独特的优点： （1）化学组成可以在很宽的范围内改变，因而可制备各种性质不同的激光玻璃； （2）?掺入激活离子的种类和数量不受限制； （3）?容易制得大尺寸的激光棒或激光圆盘； （4）??光学质量易于得到保证； （5）??价格比晶体等激光物质便宜得多； （6） 输出能量大、输出功率高。 1、激光器对激光玻璃的基本要求 激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃的各种物理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子决定。 但基质玻璃和激活离子彼此之间相互作用，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也相当重要。 （1）激活离子的发光机构中必须有亚稳态，形成三能级或四能级机构，并要求亚稳态有较长的寿命，使粒子数易于积累，达到反转。目前在玻璃中产生激光的各种激活离子，如（镱）Yb＋3、（钆）Gd＋3、（钕）Nd+3、（铒）Er＋3、（钬）Ho＋3、（铥）Tm＋3等，以Nd＋3离子最佳。 （2）基质玻璃必须有各种适当的光谱性质。其中包括吸收光谱性质，要求在激发光源的辐射光谱内有宽而多的吸收带，高的吸收系数。 （3）基质玻璃必须有良好的透明度，使光泵的能量充分被激活离子所吸收，转化为激光。 （基质玻璃中若含有铁、铜、铬、锰、钴、镍等过渡金属元素的化合物，在近紫外到红外区域都有强的吸收，会使基质玻璃的透明度下降。） （4）必须有良好的光学均匀性。 （5）必须有良好的热稳定性。 （6）有良好工艺性能和物理化学性能，便于制造、加工和使用，失透倾向小，化学稳定性高，有一定的机械强度。 2、钕玻璃基质成分 ?（1）硅酸盐系统玻璃 硅酸盐系统钕玻璃具有优良的工艺性能和物理化学性能，制造工艺比较简单成熟，易获得光学均匀性高的大尺寸玻璃。一般用于高能输出和高功率输出的激光器，是目前应用最广的激光玻璃。 组成范围（mol%）： SiO265～80%,R2O30～5%,RO5～10%,R2O10～20% SiO2太高，熔制困难且易降低光学均匀性； 钕玻璃中一般不引入氧化硼B2O3 ，可引入1～2％的氧化铝Al2O3 ； 二价氧化物多采用氧化钙CaO及氧化钡BaO； 一价氧化物主要采用氧化钠Na2O、氧化钾K2O，一般同时引入两种效果好； 引入少量氧化铈CeO2或氧化锑Sb2O3 ，除了起澄清作用外，还可提高玻璃的光照稳定性。 K2O－BaO－SiO2系统的钡冕玻璃（阿贝数v50)是最早用作掺钕激光玻璃的基质玻璃，其优点是熔制温度低、工艺条件易掌握、荧光寿命长、玻璃的激光输出效率高、热光系数W低；缺点是化学稳定性较差、低温有析晶倾向、熔体对耐火材料侵蚀较大。 注：阿贝数V=(nd-1)/(n