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光學百科-磷酸鹽玻璃介紹

來源:聯合光科技(北京)有限公司   2025年07月01日 17:31  

定義:
主要包含五氧化二磷(P2O5)的玻璃材料。

磷酸鹽玻璃是主要包含五氧化二磷(P2O5)的玻璃材料,通常還包含其它化學組分。它可以作為激光增益介質,同時可以用于體激光器和光纖中。它最主要的優點在于對稀土離子的高兼容性(參閱稀土摻雜增益介質),例如鉺(Er3+),鐿(Yb3+)和釹(Nd3+)離子。即在磷酸鹽玻璃種可以摻雜高濃度激光活性稀土離子,而不會引起團簇等不利效應,該效應會產生淬滅效應而影響激光器性能。磷酸鹽摻鉺光纖中的摻雜濃度遠高于石英光纖,高幾個百分點是可能的。這可以實現短的光纖激光器和放大器,這不是該玻璃的優勢,還包括:

  • 短的光纖激光器諧振腔可以得到大的自由光譜范圍,更容易實現單頻工作。

  • 分布反饋激光器本身很短,而高摻雜磷酸鹽光纖可以實現更有效的泵浦吸收。

  • 超短脈沖光纖激光器如果采用較短的光纖更不容易受非線性效應的影響。


磷酸鹽玻璃的一些其它性質包括:

  1. 高光學透射率的光譜范圍從0.4μm2μm,比石英玻璃稍窄。

  2. 磷酸鹽玻璃中稀土離子的躍遷截面和上能態壽命很合適。例如,適合用于得到大增益帶寬的光纖放大器,由于躍遷截面的光譜形狀很寬和平滑。

  3. 磷酸鹽玻璃的轉變溫度較低,約為365?°C。因此,磷酸鹽玻璃端口在高功率工作時受熱更易熔化。因此采用磷酸鹽玻璃實現高功率光纖激光器和放大器時需要注意泵浦注入時不要使玻璃熔化。

  4. 磷酸鹽玻璃比石英玻璃的光纖損傷閾值低很多,并且熱導率也低很多。

  5. 與很多增益介質不同的是其光熱系數dn?/?dT 是小于0的。這表明直接的熱對熱透鏡效應的影響是負的(散焦),而附加的應力和膨脹效應的貢獻是大于0的(聚焦);總體的結果是熱透鏡效應很弱。

  6. 磷酸鹽玻璃的非線性系數很低,比石英玻璃小3倍。


磷酸鹽和氟化物玻璃的混合物稱為氟磷酸鹽玻璃。類似的,還有磷硅酸鹽玻璃和鋁磷酸鹽玻璃。這些玻璃也通常用作激光器增益介質。

磷酸鹽光纖和石英光纖結合一起得到的裝置可能存在問題,因為兩個不同材料由于具有不同的轉變溫度,因此熔接非常困難(當然也是有可能的)。



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