DD262018A1 - SENSITIZED ERBIUM GLASSES HIGH EFFICIENCY FOR LASER TECHNOLOGY - Google Patents

SENSITIZED ERBIUM GLASSES HIGH EFFICIENCY FOR LASER TECHNOLOGY Download PDF

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DD262018A1
DD262018A1 DD30481387A DD30481387A DD262018A1 DD 262018 A1 DD262018 A1 DD 262018A1 DD 30481387 A DD30481387 A DD 30481387A DD 30481387 A DD30481387 A DD 30481387A DD 262018 A1 DD262018 A1 DD 262018A1
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erbium
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laser
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DD30481387A
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Doris Ehrt
Wolfgang Seeber
Ernst Heumann
Mario Ledig
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Univ Schiller Jena
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Abstract

Die Erfindung betrifft sensibilisierte Erbiumglaeser hoher Effizienz fuer die Lasertechnik. Sie haben hohe Bedeutung fuer den medizinischen Bereich, den wissenschaftlichen Geraetebau, fuer Verstaerkermedien und in der Kommunikationstechnik. Die erfindungsgemaessen Glaeser werden zu 96-65 Mol-% aus Fluoriden (MgF2, CaF2, SrF2, AIF3), 4-35 Mol-% aus Polyphosphaten (Sr(PO3)2, Ba(PO3)2, Ca(PO3)2) und bis zu 12 Mol-% aus Sensibilisatoren (Cr3 und Yb3) sowie dem Aktivator Er3 hergestellt. Dadurch ist ein so effektiver Energietransfer vom Cr3- zum Yb3- und zum Er3-Ion gegeben, dass die Glaeser auch als aktive Lasermaterialien, vorwiegend im Spektralbereich 1,5-1,6 mm, im Impulsbetrieb bis zu hohen Folgefrequenzen und z. T. auch im CW-Betrieb, eingesetzt werden koennen. Sie sind oekonomisch guenstig und in sehr guter Qualitaet herstellbar.The invention relates to sensitized Erbiumglaeser high efficiency for laser technology. They are of great significance for the medical field, scientific instrumentation, amplifier media and communication technology. The glasses according to the invention are made up of 96-65 mol% of fluorides (MgF 2, CaF 2, SrF 2, AIF 3), 4-35 mol% of polyphosphates (Sr (PO 3) 2, Ba (PO 3) 2, Ca (PO 3) 2) and up to 12 mol% of sensitizers (Cr3 and Yb3) and the activator Er3. This gives such an effective energy transfer from the Cr3 to the Yb3 and Er3 ions that the glasses are also available as active laser materials, predominantly in the spectral range 1.5-1.6 mm, in pulse mode up to high repetition frequencies and z. T. also in CW operation, can be used. They are economically favorable and can be produced in very good quality.

Description

MgF2 5,0 bis 58,0 Mol-%MgF 2 5.0 to 58.0 mol%

CaF2 3,0 bis 36,0 Mol-%CaF 2 3.0 to 36.0 mol%

SrF2 0 bis 21,0 Mol-%SrF 2 0 to 21.0 mol%

AIF3 2,0 bis 38,0 Mol-%AIF 3 2.0 to 38.0 mol%

Sr(PO3)2 4,0 bis 35,0 Mol-%Sr (PO 3 ) 2 4.0 to 35.0 mol%

Cr3+ 0,02 bis 1,0 Mol-%Cr 3+ 0.02 to 1.0 mol%

Yb3+ 2,0 bis 10,0 Mol-%Yb 3+ 2.0 to 10.0 mol%

Er3+ 0,05 bis 1,0 Mol-%Er 3 + 0.05 to 1.0 mol%

enthalten sind.are included.

3. Erbiumgläser gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationen von Fluoriden und Phosphaten vertauscht werden und die Sensibilisatoren Cr3+ und Yb3+ sowie das Aktivatorion Er3+ dem Gemenge der Wirtsglasschmelzen in Form ihrer Fluoride, Polyphosphate und/oder Oxide zugesetzt werden.3. erbium glasses according to claim 2, characterized in that the cations of fluorides and phosphates are reversed and the sensitizers Cr 3+ and Yb 3+ and the activator He 3+ added to the mixture of the host glass melts in the form of their fluorides, polyphosphates and / or oxides become.

4. Erbiumgläser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gläsern anstelle von Sr(PO3J2 0 bis 20,0 Mol-% Ba(PO3J2 und/oder 0 bis 5,0 La(PO3J3 eingesetzt werden und die Gläser zur Stabilisierung noch 0-0,2 Mol-% CeF3/Ce02 enthalten.4. Erbiumgläser according to claim 1, characterized in that in the glasses instead of Sr (PO 3 J 2 0 to 20.0 mol% Ba (PO 3 J 2 and / or 0 to 5.0 La (PO 3 J 3 are used and the glasses for stabilization still 0-0.2 mol% CeF 3 / Ce0 2 included.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft sensibilisierte Erbiumgläser hoher Effizienz für die Lasertechnik, die vorwiegend im Spektralgebiet von 1,5 bis 1,6Mm einsetzbar sind. Sie haben Bedeutung für den medizinischen Bereich, da diese Wellenlängen von der Linse des menschlichen Auges absorbiert werden und deshalb keine Gefahr für eine Zerstörung der Netzhaut besteht. Die Gläser können auch als aktive Erbiumlasermaterialien, die im Impulsbetrieb mit hohen Folgefrequenzen und teilweise sogar im CW-Betrieb arbeiten, verwendet werden.The invention relates to sensitized Erbiumgläser high efficiency for laser technology, which are mainly used in the spectral range of 1.5 to 1.6 mm. They are important for the medical field because these wavelengths are absorbed by the lens of the human eye and therefore there is no danger of destruction of the retina. The glasses can also be used as active erbium laser materials operating at high repetition rates in pulse mode and sometimes even in CW mode.

Für die Onkologie spielen Erbiumlaser wegen ihres im Vergleich zu Neodym- und CO2-Lasern verschiedenen Eindringvermögens in das Gewebe eine wichtige Rolle.For oncology erbium lasers play an important role because of their different penetration into the tissue compared to neodymium and CO 2 lasers.

Außerdem gibt es für diese Gläser zahlreiche Anwendungsgebiete im wissenschaftlichen Gerätebau, z. B. in der Spektroskopie, im Meßwesen, als Anregungsquellen und für die Entwicklung von Multi-Kaskaden-Verstärker.In addition, there are many applications in scientific instrumentation for these glasses, z. As in spectroscopy, in metrology, as excitation sources and for the development of multi-cascade amplifier.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Kommunikationstechnik, da in diesem Wellenlängenbereich die Dämpfung von Lichtleitfasern sehr gering ist.Another field of application is communication technology, since in this wavelength range the attenuation of optical fibers is very low.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Erbiumglaslaser sind seit 1965 bekannt (Lazernye Fosfatnye Stekla, Noskva „Nauka", 1980, S. 284). Es gelang erstmalig in einem Silicatglas einen Er3+-Laserübergang (4Ii3^ —> "l-is«) bei 1,536Mm zu erzeugen (Appl. Phys. Lett.; 1965, ν. 6 p. 45). Die Entwicklung von Erbiumlasern ist ein weitaus schwierigeres Problem als das von Neod'mlasern (Optics and Laser Technology, Aug. 1982, 189-196), da bei Er3+-lonen die für den Lasereffekt notwendige Besetzungsinversion auf Grund des vorliegenden Termsystems schwieriger zu realisieren ist. Er3+-lonen besitzen im sichtbaren Spektralbereich nur schwache Übergänge und benötigen zur effektiven Anregung noch mindestens einen Sensibilisator. Bekannt ist dafür der Einsatz von Yb3+. Es bewirkt einen effektiven Transfer zum Er3+, absorbiert jedoch selbst nur im Spektralbereich von 0,86 bis 1,05 μηπ. Die Intensität der meisten Pumplampen fällt jedoch in diesem Bereich schon wieder stark ab, und der sichtbare Spektralbereich der Pumplampen bleibt nahezu ungenutzt. Deshalb wurde versucht, einen zweiten Sensibilisator einzusetzen. Bekannt ist dafür der Einsatz von Nd3+. Bei bestimmten Konzentrationsverhältnissen ist ein guter Transfer von Nd3+ zum Yb3+ und vom Yb3+ zum Er3+ möglich. Leider wirkt dem ein starker Rücktransfer vom Er3+ zum Nd3+ entgegen (J. Phys. D: Appl. Phys. 7 [1974] 1078). Es können deshalb nur geringe Er3+- und Nd3+-Konzentrationen eingesetzt werden und damit ist die Effizienz gering.Erbium glass lasers have been known since 1965 (Lazernye Fosfatnye Stekla, Noskva "Nauka", 1980, p. 284), and for the first time in a silicate glass an Er 3+ laser transition ( 4 Ii 3 ^ ->"l-is") was achieved at 1.536 μm Phys. Lett., 1965, ν., 6 p., 45). The development of erbium lasers is a much more difficult problem than that of neodymium lasers (Optics and Laser Technology, Aug. 1982, 189-196), since for Er 3+ ions the population inversion necessary for the laser effect becomes more difficult due to the present term system realize is. He 3+ ions have only weak transitions in the visible spectral range and require at least one sensitizer for effective excitation. Known for this is the use of Yb 3+ . It causes an effective transfer to Er 3+ , but absorbs itself only in the spectral range from 0.86 to 1.05 μηπ. However, the intensity of most of the pump lamps is already falling sharply in this area, and the visible spectral range of the pump lamps remains almost unused. Therefore, an attempt was made to use a second sensitizer. Known for this is the use of Nd 3+ . At certain concentration ratios, good transfer of Nd 3+ to Yb 3+ and from Yb 3+ to Er 3+ is possible. Unfortunately, this is counteracted by a strong back transfer from the Er 3+ to the Nd 3+ (J. Phys. D: Appl. Phys. 7 [1974] 1078). Therefore, only low Er 3+ and Nd 3+ concentrations can be used and thus the efficiency is low.

In Bleibariumphosphatwirtsgläsem werden durch Cr3+- und Yb3+-Sensibilisatoren Er3+-Laserübergänge hoher Effizienz erzeugt (Kvant. Elektronika 11 [1984] 1,103-108). Cr3+-lonen absorbieren stark im UV bis 350 nm und im sichtbaren Spektralbereich bei 350 bis 530 nm und 535 bis 830 nm. Dadurch kann das Pumplicht effektiv genutzt werden. Im Bereich von 0,7 bis 1,0 μΓη zeigen Cr3+-lonen eine starke Fluoreszenz, die genau in die starke Absorptionsbande des Yb3+ einstrahlt. Dadurch ist die Voraussetzung für einen effektiven Energietransfer vom Cr3+ zum Yb3+ In lead barium phosphate host glasses, Er 3+ laser transitions of high efficiency are produced by Cr 3+ and Yb 3+ sensitizers (Kvant Electronica 11 [1984] 1,103-108). Cr 3+ ions absorb strongly in the UV up to 350 nm and in the visible spectral range at 350 to 530 nm and 535 to 830 nm. Thus, the pump light can be used effectively. In the range of 0.7 to 1.0 μΓη, Cr 3+ ions show strong fluorescence, which radiates exactly into the strong absorption band of Yb 3+ . This is the prerequisite for an effective energy transfer from Cr 3+ to Yb 3+

gegeben. Phosphatwirtsgläser haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie auf Grund ihrer Struktur hohe Gehalte an OH-Gruppen besitzen (in der Regel N0H > 1020 cm"3) und diese die stärksten Quencher für den Erbiumlaserübergang, bereits bei Konzentrationen von >3-5 · 1018Cm"3, sind (Lasernye Fosfatnye Stekla, Moskva „Nauka", 1980, S. 284ff.). Es wurden bisher mit Cr3+ und Yb3+ sensibilisierte effektive Erbiumlaser nur auf der Basis von Phosphatwirtsgläsern hergestellt, die im Impulsbetrieb Wirkungsgrade von 2:1 % erreichen (Kvant. Elektronika 11 [1984] 1,103-108). Ein CW-Betrieb von Erbiumlasergläsern ist bisher nicht bekannt. Es wird in der Literatur (IEEE J. of Quant. Electronics 19 [1983] 10,1600) jedoch daraufhingewiesen, daß gerade bei Erbiumlasern die Zusammensetzung des Wirtssystems einen großen Einfluß auf die Effizienz besitzt.given. However, phosphate hostglasses have the distinct disadvantage that, owing to their structure, they have high contents of OH groups (usually N 0 H> 10 20 cm -3 ) and these are the strongest quenchers for the erbium laser transition, even at concentrations of> 3. 5 x 10 18 cm "3, (Lasernye Fosfatnye Stekla, Moskva" Nauka ", 1980, p 284ff.). There have been with Cr 3+ and Yb 3+ sensitized erbium effective only on the basis of phosphate glasses manufactured host, the In the pulsed mode, efficiencies of 2: 1% can be achieved (Kvant Elektronika 11 [1984] 1, 103-108) A CW operation of erbium laser glasses is not yet known It is reported in the literature (IEEE J. of Quant. 10, 1600), however, that the composition of the host system has a great influence on the efficiency of erbium lasers in particular.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung von Erbiumgläsern hoher Effizienz für die Lasertechnik, die auch als aktive Lasermaterialien, vorwiegend im Spektralbereich 1,5-1,6Mm, im Impulsbetrieb bis zu hohen Folgefrequenzen und z.T. auch im CW-Betrieb eingesetzt werden können. Sie sollen ökonomisch günstig und in sehr guter Qualität herstellbar sein. Ihre Anwendung soll auf verschiedensten Gebieten der Naturwissenschaft, Technik und Medizin Vorteile bringen.The object of the invention is the development of high-efficiency erbium glasses for laser technology, which are also used as active laser materials, predominantly in the spectral range of 1.5-1.6 μm, in pulse mode up to high repetition frequencies and z. can also be used in CW operation. They should be economical to produce and in very good quality. Their application should bring benefits in various fields of science, technology and medicine.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Erbiumgläser hoher Effizienz für die Lasertechnik zu entwickeln, die den Vorteil der effektiven Sensibilisierung mit dem Vorteil eines optimalen Wirtssystems verbinden und ökonomisch günstig herstellbar sind. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß man Wirtsgläser verwendet, die aus 96-65 Mol-% Fluoriden und 4-35 Mol-% Polyphosphaten (bezogen auf MetaZusammensetzung) erschmolzen werden.The object of the invention is to develop erbium glasses high efficiency for laser technology, which combine the advantage of effective sensitization with the advantage of an optimal host system and are economically inexpensive to produce. According to the invention this object is achieved in that one uses host glasses, which are melted from 96-65 mol% fluorides and 4-35 mol% polyphosphates (based on MetaZusammensetzung).

Als Fluoride werden vorwiegend Magnesium-, Calcium-, Strontium- und Aluminiumfluorid und als Polyphosphat vorwiegend Sr(PO3J2 in folgenden Beispielen eingesetzt:The fluorides used are predominantly magnesium, calcium, strontium and aluminum fluoride and, as polyphosphate, predominantly Sr (PO 3 J 2 in the following examples:

MgF2 MgF 2 5,0 bis 58,0 Mol-%5.0 to 58.0 mol% CaF2 CaF 2 3,0 bis 35,0 Mol-%3.0 to 35.0 mol% SrF2 SrF 2 0 bis 21,0 Mol-%0 to 21.0 mol% AIF3 AIF 3 2,0 bis 38,0 Mol-%2.0 to 38.0 mol% Sr(PO3),Sr (PO 3 ), 4,0 bis 35,0 Mol-%4.0 to 35.0 mol%

Gemäß der Erfindung können jedoch auch die Kationen von Phosphaten und Fluoriden unter Beibehaltung der Mol-% ausgetauscht werden. Weiterhin können gemäß der Erfindung anstelle von Sr(PO3I2O bis 20 Mol-% Ba(PO3J2 und/oder 0 bis 5 Mol-% La(PO3)3 eingesetzt werden.According to the invention, however, the cations of phosphates and fluorides can be replaced while maintaining the mol%. Furthermore, according to the invention instead of Sr (PO 3 I 2 O to 20 mol% Ba (PO 3 J 2 and / or 0 to 5 mol% La (PO 3 ) 3 can be used.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe weiterhin dadurch gelöst, daß man in die genannten Wirtsgläser Chromium(lll)- und YHerbium(lll)-lonen als Sensibilisatoren und Erbium(lll)-Ionen als Aktivator in folgenden Konzentrationen einführt:According to the invention, this object is further achieved by introducing chromium (III) and Y-erbium (III) ions as sensitizers and erbium (III) ions into the said host glasses as activators in the following concentrations:

Cr3+ Cr 3+ 0,02 bis 1,0 Mol-%0.02 to 1.0 mol% Yb3+ Yb 3+ 2,0 bis 10,0 Mol-%2.0 to 10.0 mol% Er3+ He 3+ 0,05 bis 1,0 Mol-%0.05 to 1.0 mol%

Sie werden dem Gemenge der genannten Wirtsglasschmelzen in Form der Fluoride, Polyphosphate und/oder Oxide zugesetzt.They are added to the mixture of said host glass melts in the form of fluorides, polyphosphates and / or oxides.

Zur Stabilisierung können noch 0-0,2 Mol-% CeF3 und/oder CeO2 eingeführt werden.For stabilization still 0-0.2 mol% CeF 3 and / or CeO 2 can be introduced.

Es wurde festgestellt, daß sich die erfindungsgemäßen Wirtsgläser auf Grund ihres hohen molaren Fluoridgehaltes durch einen geringen OH-Gehalt (< 1 · 1018cm"3) und damit geringe Quenchwirkung auf die Er3+-Lasereffizienz auszeichnen. Die Struktur der Wirtsgläser besteht aus Fluorid- und Phosphatbaugruppen. Durch die große Variabilität der molaren Fluorid- und Phosphatgehalte im erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich kann der Anteil der Fluorid- und Phosphatbaugruppen an der Struktur der Wirtsgläser und damit ihre Eigenschaften, speziell ihre Wirkung auf den Laserprozeß, im starken Maße gesteuert werden. So führen höhere Phosphatgehalte zu einer Steigerung des Emissionsquerschnittes und höhere Fluoridgehalte zur Verringerung der Multiphononenabsorption und des OH-Gehaltes.It has been found that host glasses according to the invention to the He distinguished due to their high molar fluoride content by a low OH content (<1 · 10 18 cm "3) and thus low quenching effect 3+ -Lasereffizienz. The structure of the host glass consists of Due to the great variability of the molar fluoride and phosphate contents in the composition range according to the invention, the proportion of fluoride and phosphate components in the structure of the host glasses and thus their properties, especially their effect on the laser process, can be controlled to a great extent Higher phosphate contents lead to an increase in the emission cross section and higher fluoride contents to reduce the multiphonone absorption and the OH content.

Außerdem zeichnen sich die Wirtsgläser durch maximale Werte für den Temperaturkoeffizienten der optischen Weglänge und der Brechzahl (Null bzw. schwach negativ) aus, damit wird die Längenzunahme bei Erwärmung durch den Pumpprozeß weitgehend kompensiert und die Divergenz des Laserstrahls ist minimal. Weiterhin lassen sich die Gläser ökonomisch günstig in ausgezeichneter optischer Qualität herstellen.In addition, the host glasses are characterized by maximum values for the temperature coefficient of the optical path length and the refractive index (zero or slightly negative), so that the increase in length when heated by the pumping process is largely compensated and the divergence of the laser beam is minimal. Furthermore, the glasses can be economically produced in excellent optical quality.

Es wurde festgestellt, daß durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Cr3+-lonen, durch dessen starke Absorptionsbanden im Wirtsglas im UVbis350nm und im sichtbaren Spektralbereich bei 350 bis530nm und 530bis830nm, und durch Yb3+-lonen, Absorption von 0,86 bis 1,05μητι, das Pumplicht effektiv absorbiert wird. Der Energietransfer vom Cr3+ bis Yb3+ ist außerdem so gut, daß keine Cr3+-Fluoreszenz mehr nachweisbar ist. Der bekannte Transfer vom Yb3+ zum Er3+ funktioniert in den erfindungsgemäßen Wirtsgläsern außergewöhnlich gut.It has been found that by the addition according to the invention of Cr 3+ ions, by its strong absorption bands in the host glass in the UV bis350nm and in the visible spectral range at 350 to 530nm and 530 to 830nm, and by Yb 3+ ions, absorption of 0.86 to 1, 05μητι, the pumping light is effectively absorbed. The energy transfer from Cr 3+ to Yb 3+ is also so good that Cr 3+ fluorescence is no longer detectable. The known transfer from Yb 3+ to Er 3+ works exceptionally well in the host glasses according to the invention.

Dabei wurde festgestellt, daß besonders geringe Cr3+-, hohe Yb3+- und niedrige Er3+-Konzentrationen für eine hohe Effizienz günstig sind. So gelang es, z. B. mit dem nach Ausführungsbeispiel 1 erschmolzenen Glas, bei alleiniger Anregung von Cr3+ durch einen Kr3+-Laser (647 nm) einen effektiven Impulslaser mit Folgefrequenzen bis 30 Hz bei einer Wellenlänge von 1,56 μιη zu erzeugen.It has been found that particularly low Cr 3+ , high Yb 3+ and low Er 3+ concentrations are favorable for high efficiency. So succeeded, for. B. with the glass melted according to Example 1, with sole excitation of Cr 3+ by a Kr 3+ laser (647 nm) to produce an effective pulse laser with repetition rates up to 30 Hz at a wavelength of 1.56 μιη.

Bei noch geringeren Cr3+-Gehalten, z. B. Ausführungsbeispiel 5, ist sogar der für Gläser, auf Grund ihrer im Vergleich zu Kristallen sehr geringen Wärmeleitfähigkeit, bisher noch nicht erreichte CW-Betrieb bei einer Laserwellenlänge von 1,60 μιη mit Schwellenenergien < 80 mW und Wirkungsgraden > 1,5% möglich. Das ist nur bei einer optimalen Energieverwertung möglich, so daß nur wenig Wärmeenergie vom Glasgerüst aufgenommen wird. Die Anregung kann dabei sowohl mit Kr+-Lasern als auch mit Blitzlampen erfolgen.At even lower Cr 3+ contents, z. Example 5, even for glasses, due to their compared to crystals very low thermal conductivity, not yet reached CW operation at a laser wavelength of 1.60 μιη with threshold energies <80 mW and efficiencies> 1.5% possible , This is only possible with optimal energy utilization, so that only little heat energy is absorbed by the glass framework. The excitation can be done both with Kr + lasers and with flash lamps.

Für einen effektiven Transfer sind möglichst hohe Yb3+-Konzentrationen günstig. Jedoch durch die eintretende Kristallisation der Gläser ist der Gehalt von Yb3+ begrenzt.For an effective transfer as high as possible Yb 3+ concentrations are favorable. However, due to the incoming crystallization of the glasses, the content of Yb 3+ is limited.

Die Er3+-Konzentration darf nur so hoch sein, daß noch keine wesentlichen Verluste durch Resonanzabsorption auftreten. Die optimalen Konzentrationen von Sensibilisator- und Aktivatorionen hängen auch von der Probengeometrie und dem Verwendungszweck der Gläser ab.The Er 3+ concentration may only be so high that no significant losses due to resonance absorption occur. The optimum concentrations of sensitizer and activator ions also depend on the sample geometry and the intended use of the glasses.

Zur Herstellung der Gläser werden Gemengekomponenten Sr(PO3I2, AIF3, MgF2, CaF2, SrF2, Cr2O3, YbF3 und ErF3 genau eingewogen, gut gemischt und portionsweise in einem Tiegel, vorzugsweise aus Platin, in einem Spezialofen bei 1 300—1 550K eingeschmolzen. Zur Läuterung wird die Temperatur kurzzeitig um 50-100 K erhöht und anschließend bis zu Temperaturen von 1100-100OK mittels Rührer homogenisiert.To prepare the glasses, mixture components Sr (PO 3 I 2 , AIF 3 , MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , Cr 2 O 3 , YbF 3 and ErF 3 are weighed exactly, mixed well and in portions in a crucible, preferably made of platinum, melted in a special oven at 1 300-1 550 K. For refining, the temperature is briefly increased by 50-100 K and then homogenized by means of a stirrer to temperatures of 1100-100 OK.

Bei 1000-950 K wird die Glasschmelze in vorgewärmte Formen, bevorzugt aus Kohlenstoff, gegossen und ab Temperaturen (Tg + 30K) im Kühlofen mit 1-2 K/min auf Raumtemperatur gekühlt. Anschließend wird der Glasblock noch einem Feinkühlprozeß unterworfen.At 1000-950 K, the glass melt is poured into preheated molds, preferably of carbon, and cooled from room temperature (Tg + 30K) in the cooling oven with 1-2 K / min to room temperature. Subsequently, the glass block is still subjected to a fine cooling process.

Die erfindungsgemäßen Gläser besitzen gegenüber den bekannten Phosphatgläsern den Vorteil, daß ihre Schmelzen eine geringe Benetzbarkeit und nur minimalen Angriff gegenüber Platin besitzen. Sie lassen sich im Gegensatz zu Phosphatgläsern in hoher optischer Qualität in verschließbaren Platintiegeln unter Normalatmosphäre schmelzen.The glasses of the invention have over the known phosphate glasses the advantage that their melts have a low wettability and minimal attack against platinum. In contrast to phosphate glasses, they can be melted in sealable platinum crucibles under normal atmosphere in high optical quality.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird an den folgenden Ausführungsbeispielen demonstriert. Sie istjedoch nicht nur auf die angeführten Beispiele beschränkt. Es werden einige Zusammensetzungen der Gemenge erfindungsgemäßer Gläser in Molprozent und charakteristische optische Eigenschaften angegeben.The invention will be demonstrated by the following embodiments. However, it is not limited to the examples given. It gives some compositions of the mixture of glasses according to the invention in mole percent and characteristic optical properties.

Nr.No. 22 99 33 1010 44 55 66 77 Mol-%mol% 11 10,010.0 37,437.4 8,08.0 10,510.5 33,933.9 8,38.3 10,010.0 5,15.1 MgF2 MgF 2 9,09.0 23,823.8 15,115.1 34,434.4 16,416.4 14,514.5 18,018.0 25,125.1 21,9 '21,9 ' CaF2 CaF 2 27,327.3 21,021.0 5,75.7 - 16,416.4 - 15,315.3 16,316.3 15,815.8 SrF2 SrF 2 13,613.6 38,038.0 14,214.2 29,529.5 24,024.0 10,510.5 24,824.8 35,235.2 25,425.4 AIF3 AIF 3 31,031.0 4,04.0 4,54.5 20,120.1 20,020.0 35,035.0 23,123.1 8,28.2 22,722.7 Sr(POs)2 Sr (POs) 2 11,311.3 0,050.05 19,519.5 1,001.00 5,05.0 0,200.20 0,060.06 0,030.03 0,020.02 Cr2O3 Cr 2 O 3 0,200.20 3,053.05 1,01.0 6,016.01 5,05.0 5,85.8 10,010.0 5,025.02 8,928.92 YbF3 Ybf 3 7,457.45 0,100.10 0,030.03 1,001.00 0,100.10 0,120.12 0,440.44 0,150.15 0,160.16 ErF3 ErF 3 0,150.15 1,44211.4421 2,502.50 1,52131.5213 2,502.50 1,57641.5764 1,53121.5312 1,47131.4713 1,53031.5303 ne n e 1,48221.4822 92,392.3 0,070.07 76,876.8 0,100.10 70,170.1 75,975.9 86,786.7 76,576.5 »e»e 85,185.1 1,52891.5289 1,56481.5648 77,077.0 71,271.2 Nr.No. Mol-%mol% 88th MgF2 MgF 2 58,058.0 CaF2 CaF 2 3,03.0 SrF2 SrF 2 - AIF3 AIF 3 2,02.0 Sr(PO3J2 Sr (PO 3 J 2 28,028.0 Ba(PO3J2 Ba (PO 3 J 2 3,53.5 La(PO3)3 La (PO 3 ) 3 3,43.4 CrF3 CrF 3 0,040.04 YbF3 Ybf 3 2,012.01 ErF3 ErF 3 0,050.05 VV 1,55871.5587 71,871.8

Claims (2)

1. Erbiumgläser hoher Effizienz für die Lasertechnik auf der Basis von Fluorid-Phosphat-Gläsern, einsetzbar im Impuls- und teilweise auch im CW-Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Wirtsgläsern, die zu 96,0 bis 65,0 Mol-% aus Fluoriden, vorwiegend MgF2, CaF2, SRF2 und AlF3, erschmolzen werden und als Sensibilisatoren Cr3+- und Yb3+-lonen und als Aktivator Er3+-lonen enthalten und die Summe von Sensibilisatoren und Aktivatoren maximal 12 Mol-% beträgt.1. Erbium glasses of high efficiency for the laser technology based on fluoride-phosphate glasses, can be used in pulse and in some cases also in CW operation, characterized in that it consists of host glasses containing 96.0 to 65.0 mol% fluorides, predominantly MgF 2 , CaF 2 , SRF 2 and AlF 3 , are melted and contain as sensitizers Cr 3+ and Yb 3+ ions and as activator Er 3+ ions and the sum of sensitizers and activators not more than 12 mol -% is. 2. Erbiumgläser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gemenge der Gläser die Komponenten2. erbium glasses according to claim 1, characterized in that in the mixture of glasses, the components
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5225925A (en) * 1991-01-23 1993-07-06 Amoco Corporation Sensitized erbium fiber optical amplifier and source
DE19610433A1 (en) * 1996-03-16 1997-09-18 Univ Schiller Jena Luminescent glass used e.g. as laser material

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