DE3340968A1

DE3340968A1 - Laserglas auf phosphatbasis mit einem geringen induzierten emissionsquerschnitt

Info

Publication number: DE3340968A1
Application number: DE19833340968
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Hino Tokyo Izumitani; Hisayoshi Tokyo Toratani
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1982-11-15
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPS6218495B2; JPS5988339A

Description

Beschreibung
Die folgende Erfindung betrifft ein l.aserglas für einen Verstärker mit hoher Abgabeleistung.
Die Abgabeleistung eines Lasers mit geringer Leistungsaufnahme wird durch den induzierten Emissionsquershnitt beeinflußt, wobei ein großer induzierter Emisionsquerschit direkt mit einer Zunahme der Abgabeleistung verbunden ist.
Bei einem Verstärker mit großer Abgabeleistung hängt jedoch die Abgabeleistung hauptsächlich von der gespeicherten nergie ab und der induzierte Emissionsquerschnitt übt auf die Abgabeleistung keinen merkenswerten Einfluß aus Bei einem Laserglas für einen Verstärker mit hoher Abgabeleistung ist ein geringer induzierter Emissionsquerschnitt eher notwendig, um eine Streuschwingung bzw. Störwelle zu verhindern.
Ein Laserglas auf Silicatbasis besitzt allgemeine Charakteristika, die für einen Verstärker mit großer Abgabeleistung geeignet sind, das heißt einer langen Fluoreszenz-Lebenszeit. Aufgrund der Tatsache, daß die Fluoreszer,zspektru.msbreite jedoch weit ist, ist die Verstärkung der Oszillations-Wellenlänge, das heißt die Wirksamkeit der Energiegewinnung, gering. Andererseits besitzt das gewöhnliche Glas auf Phosphatbasis, verglichen mit einem Glas auf Silicatbasis, eine sehr enge Spektrumsbreite und weiterhin einen großen induzierten Emissionsquerschnitt. Somit besitzt das gewöhnliche Glas auf Phosphatbasis ausgezeichnete Charakteristika als Glas für einen Oszillator, ist jedoch für die Verwendung als Verstärker mit hoher Abgabeleistung nicht so geeignet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Laserglas auf Phosphatbasis für einen Verstärker zur Verfügung zu stellen, das eine enge Fluoreszenzspektrumsbreite und einen geringen induzierten Emissionsquerschnitt aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Laserglas auf Phosphatbasis, gekennzeichnet durch einen Gehalt,-in Mol-%, von 54 bis 70 % P205, 5 bis 20 % Al2O3, 0,01 bis 4 % Nd203, 7 bis 20 % A£203 + Nd203 + La2O3 + Y203' 5 bis 30 % MgO, 0 bis 10 % ZnO + CaO + SrO + BaO, 0 bis 25 % K20 + Na2O + Li20, und 0 bis 1 % Nb205, wobei das Molverhältnis P205/(3R203 + MgO) 0,8 bis 1,3 beträgt, worin R die Bedeutung von At, Nd, La oder Y hat.
Das erfindungsgemäße Grund-Glassystem besteht aus P2O5-Al2O3-MgO-R2O-NdO3, worin R in R2O ein Alkalimetall bedeutet, wobei die anderen Komponenten hauptsächlich dazu beitragen, die Versteinungs- bzw. Entglasungsbeständigkeit und chemische Beständigkeit des Glases zu verbessern.
Hinsichtlich der fünf Grundbestandteile nimmt, wenn die Menge an P205 steigt, der induzierte Emissionsquerschnitt des Glases zu und die Spektrumsbreite wird enger. Somit kann in einer Zusammensetzung, die eine große Menge an P205 enthält, der induzierte Emissionsquerschnitt durch Steigerung der Mengen an AL 203 und MgO reduziert werden.
Andererseits neigt bei einer Zusammensetzung, die eine geringe Menge an P205 enthält, die Spektrumsbreite zur Vergrößerung, so daß es bevorzugt ist, um dieser Tendenz entgegenzuwirken, R20 einzubringen. Weiterhin ist Und 203 ein Bestandteil, der dazu beiträgt, die gespeicherte Energie zu erhöhen.
Jeder der das erfindungsgemäße Glas aufbauenden Bestandteile wird nachstehend hinsichtlich seiner Grenzmengen näher erläutert.
Die Menge an P 205 beträgt 54 bis 70 Mol-. Liegt dessen Menge außerhalb dieses Bereichs, so verschlechtert sich die Versteinungsbeständigkeit des Glases AP . 0 dient als Bestandteil zur Verringerung des induzierten Emissionsquerschnitts und muß in einer Menge von mindestens 5 Mol-% vorliegen.
Nd203, La203 und Y203 haben eine dem Ag203 ähnliche Wirkung, so daß Nd203, La203 und Y203 in einer Gesamtmenge von 2 Mol-% oder mehr eingesetzt werden. überschreitet jedoch die Menge an Au203 + Nd203 + La203 + Y203 20 Mol-%, so verschlechtert sich die Versteinungsbeständigkeit des Glases. Nd203 muß in einer Menge von mindestens 0,01 Mol-% vorliegen, um eine Laseroszillation im Glas verursachen zu können. Steigt die Konzentration dieses Bestandteils an, so nimmt die gespeicherte Energie zu. ist die Konzentration jedoch zu hoch, so wird die Fluoreszenz-lOonzentrationsausleuchtung bzw. -Tilgung stark, wobei die gespeicherte Energie abnimmt. Deshalb ist es bei der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung bevorzugt, daß die Menge an Nd203 4 Mol-% oder weniger beträgt.
Die Erdalkalimetallkomponenten dienen dazu, die Versteinungsbeständigkeit des Glases zu verbessern. Von diesen Komponenten ist MgO der wirksamste Bestandteil, um den induzierten Emissionsquerschnitt zu reduzieren und wird in einer Menge innerhalb des Bereiches von 5 bis 30 Mol-% verwendet. ZnO, CaO, SrO und BaO werden als Austausch für MgO in einer Menge von 0 bis 10 Mol-% verwendet, um die Versteinungsbeständigkeit und chemische Beständigkeit des Glases zu verbessern.
Bei der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung ist es notwendig, daß das Molverhältnis von P205/(3R203 + MgO) innerhalb des Bereiches von 0,8 bis 1,3 aufrechterhalten wird, worin R die Bedeutung von At, Nd, La oder Y hat. Liegt das Verhältnis außerhalb des oben angegebenen Bereiches, so ist es schwierig, den induzierten Emissionsquerschnitt zu minimalisieren ohne die Fluoreszenzspektrumsbreite auszudehnen.
K20 verengt die Spektrumsbreite, verglichen mit Na20 ufLç beträchtlich, erhöht jedoch den induzierten Emissionsquerschnitt.
Na20 und Li20 sind wirksam, um die chemische Beständigkeit des Glases, verglichen mit K20, zu verbessern, verschlechtern jedoch die Versteinungsbeständigkeit des Glases.
Angesichts der obigen Ausführungen ist es bei der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung bevorzugt, daß die Menge an K20 + Na20 + Li20 innerhalb des Bereiches von 0 bis 25 Mol-% liegt.
Nb205 wird als Solarisationsinhibtor verwendet und zeigt in ausreichendem Masse seine Wirkung in einer Menge von 1 Mol- oder weniger.
Beispiele für erfindungsgemäße Lasergläser sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt, wobei jeder Bestandteil in Mol-% angegeben ist. Ebenso sind die Charakteristika jeder Probe in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. In der Tabelle bedeuten ap den induzierten Emissionsquerschnitt, -20 dessen Einheit in x 10 cm2 angegeben ist. a eff bedeutet die effektive Breite des Fluoreszenzspektrums, dessen Einheit als nm angegeben ist und den Wert der Fläche des Fluoreszenzspektrums dividiert durch die Peakhöhe darstellt.
TABELLE Beispiel Nr.
Bestandteile 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P2O5 69 54,5 60 54 64 60 54 62 60 60 57 56,5 65 69 69 Al2O3 15 10 15 10 15 6 10 11 9 9 10 7 19 13 13 Nd2O3 1 0,1 0,2 1 1 3 1 3 1 1 0,5 4 1 1 1 MgO 15 15 5 10 10 28,5 15 19 17,5 17,5 15 20 15 15 15 ZnO 10 5 5 CaO 5 SrO 5 BaO 5 K2O 10 19 20 5 7,5 7,5 7,5 7,5 Na2O 25 5 Li2O 5 2,5 Nb2O5 0,4 0,8 La2O3 2 Y2O3 2 #p 2,7 2,8 3,1 3,3 3,4 2,7 3,2 2,6 2,8 2,8 2,9 2,8 2,3 2,7 2,7 ##eff 30,9 29,3 28,4 27,5 28,8 29,8 27,8 30,2 29,5 29,4 29,0 29,4 32,2 30,8 30,9 Die erfindungsgemäßen Lasergläser, einschließlich den in den Beispielen gezeigten Gläsern können hergestellt werfen durch Vermischen und Schmelzen vorbestimmter Mengen an Materialien, die herkömmlicherweise als Ausgangsmaterialien für jede Komponente verwendet werden, Reinigen und Homogenisieren der Mischung, Gießen der geschmolzenen Mischung in eine geeignete Form und Tempern des Produkts

Claims

Laserglas auf Phosphatbasis mit einem geringen induzierten Emissionsquerschnitt Patentanspruch Laserglas auf Phosphatbasis mit einer engen Fluoreszenzspektrumsbreite und einem geringen induzierten Emissionsquerschnitt, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Gehalt, in Mol-%, von 54 bis 74 % P205, 5 bis 20 % Au203, 0,01 bis 4 % Nd203 7 bis 20 % Al2O3 + Nd203 + La203 + Y203, 5 bis 30 % MgO, 0 bis 10 % ZnO + CaO + SrO + BaO, 0 bis 25 O/o K20 + Na20 + Li2O,und 0 bis 1 % Nb2O5 wobei das Molverhältnis von P205/(3R203 + MgO) 0,8 bis 1,3 beträgt, worin R die Bedeutung von AR, Nd, La oder Y hat.