RU2263381C1 - Laser phosphate glass - Google Patents
Laser phosphate glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263381C1 RU2263381C1 RU2004115692/28A RU2004115692A RU2263381C1 RU 2263381 C1 RU2263381 C1 RU 2263381C1 RU 2004115692/28 A RU2004115692/28 A RU 2004115692/28A RU 2004115692 A RU2004115692 A RU 2004115692A RU 2263381 C1 RU2263381 C1 RU 2263381C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- glasses
- laser
- mgo
- phosphate glass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
- C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к материалам для лазеров, в частности к составам лазерных фосфатных стекол.The invention relates to materials for lasers, in particular to compositions of laser phosphate glasses.
В качестве активного материала лазера широко используется стекло на основе оксида и соединений фосфора, поскольку отличительной особенностью фосфатных лазерных стекол является высокая величина сечения генерационного перехода, что обеспечивает их максимальные генерационные параметры. Кроме того, в фосфатной системе легко получить атермальные стекла.Glass based on oxide and phosphorus compounds is widely used as the active material of the laser, since a distinctive feature of phosphate laser glasses is the high cross section of the lasing transition, which ensures their maximum lasing parameters. In addition, athermal glasses are easy to obtain in the phosphate system.
Однако указанные достоинства фосфатных лазерных стекол с трудом совмещаются с высокими эксплуатационными характеристиками: теплопроводностью, термостойкостью, химической устойчивостью. Например, стекло по авт. свид. СССР №355916 кл. H 01 S 3/17 1979 г., содержащее в мас.%: P2O5 49-65, Al2О3 2-9, В2О3 1,6-10, оксид щелочного металла из группы Li2O, Na2O, K2O 0,9-9,5, оксиды редкоземельных элементов, в частности Nd2O3, СеО2 0,5-7,5, оксид металлов второй группы, выбранный из группы оксидов бария, стронция, магния, кальция и кадмия - остальное.However, the indicated advantages of phosphate laser glasses are difficult to combine with high performance characteristics: thermal conductivity, heat resistance, chemical resistance. For example, glass by ed. testimonial. USSR No. 355916 cells H 01 S 3/17 1979, containing in wt.%: P 2 O 5 49-65, Al 2 O 3 2-9, B 2 O 3 1.6-10, alkali metal oxide from the group Li 2 O , Na 2 O, K 2 O 0.9–9.5, rare earth oxides, in particular Nd 2 O 3 , CeO 2 0.5–7.5, a metal oxide of the second group selected from the group of barium oxides, strontium, magnesium, calcium and cadmium - the rest.
Промышленностью выпускалось аналогичное указанному стекло марки ГЛС32 (ОСТ 3-30-77 «Стекло оптическое ГЛС. Технические условия.). Стекло относится к классу атермальных и обладает высокими генерационными характеристиками, однако оно недостаточно термически и химически устойчиво, что требует специальной защиты активных элементов.The industry produced GLS32 grade glass similar to that indicated (OST 3-30-77 “Optical GLS glass. Technical conditions.). Glass belongs to the class of athermal and has high generation characteristics, however, it is not thermally and chemically stable enough, which requires special protection of active elements.
Ближайшим по составу к предлагаемому является алюмо-боро-фосфатное стекло для высокоэнергетических лазеров по пат. США №5.526.369 кл.370-40 1996 г., содержащее в мол.%: P2O5 50-75, Al2О3>0-10, В2О3 0-10 (может частично замещаться на Y2О3), К2О>0-30, группа щелочных оксидов Li2O, Na2O, Rb2O, Cs2O 0-20, MgO 0-30, CaO 0-30, а сумма MgO и CaO>0-30, группа BeO, SrO, BaO, ZnO и PbO в сумме 0-20, оксиды редкоземельных элементов 0,01-8, из них Nd2O3 0,1-5, СеО2 0,1-1,5.Closest to the proposed composition is aluminum-boron-phosphate glass for high-energy lasers according to US Pat. USA No. 5.526.369 cl. 370-40 1996, containing in mol.%: P 2 O 5 50-75, Al 2 O 3 > 0-10, B 2 O 3 0-10 (may be partially replaced by Y 2 O 3 ), K 2 O> 0-30, the group of alkaline oxides Li 2 O, Na 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O 0-20, MgO 0-30, CaO 0-30, and the sum of MgO and CaO > 0-30, the group of BeO, SrO, BaO, ZnO and PbO in the amount of 0-20, rare earth oxides 0.01-8, of which Nd 2 O 3 0.1-5, CeO 2 0.1-1, 5.
В описании патента не приводятся данные по химической устойчивости, термооптической постоянной и термостойкости этих стекол. Однако, расчет аддитивным методом [1, 2] термостойкости и термооптической постоянной W1,06 конкретных примеров стекол по патенту показал, что их термическая устойчивость мала, а величина термооптической постоянной W часто выходит за пределы, ограничивающие класс атермальных лазерных стекол (-5.10-7 К-1<W1,06<10.10-7 K-1), что существенно сужает круг их применения. Например, такие стекла нельзя использовать в лазерах, работающих в частотных режимах (мала мощность накачки, при которой происходит термическое разрушение активного элемента), а также в лазерах с малой угловой расходимостью излучения (что обеспечивается атермальными стеклами). По набору входящих компонентов и их соотношению в большинстве приведенных в прототипе составов можно предположить, что химическая устойчивость эти стекол невысока.The patent description does not provide data on chemical resistance, thermo-optical constant and heat resistance of these glasses. However, the calculation by the additive method [1, 2] of the heat resistance and thermo-optical constant W 1.06 of specific examples of glasses according to the patent showed that their thermal stability is small, and the value of the thermo-optical constant W often goes beyond the limits of the class of athermal laser glasses (-5.10 - 7 K -1 <W 1,06 <10.10 -7 K -1 ), which significantly narrows the scope of their application. For example, such glasses cannot be used in lasers operating in frequency modes (low pump power at which thermal destruction of the active element occurs), as well as in lasers with a small angular divergence of radiation (which is ensured by athermal glasses). According to the set of incoming components and their ratio in most of the compositions given in the prototype, it can be assumed that the chemical stability of these glasses is low.
Задачей изобретения является создание технологичного атермального лазерного фосфатного стекла с повышенной термостойкостью и предельной мощностью накачки.The objective of the invention is the creation of technological athermal laser phosphate glass with high temperature resistance and ultimate pump power.
Задача решается тем, что в лазерном фосфатном стекле, содержащем, как и прототип, P2O5, Al2О3, В2О3, К2O, Na2O, MgO, CaO, SrO, BaO, Nd2O3, CeO2, указанные оксиды содержатся, мас.%:The problem is solved in that in a phosphate laser glass containing, like the prototype, P 2 O 5 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , K 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, Nd 2 O 3 , CeO 2 , these oxides are contained, wt.%:
и дополнительно введены SiO2 и Nb2О5 в соотношении:and additionally introduced SiO 2 and Nb 2 O 5 in the ratio:
Введение в стекло в качестве модификаторов SiO2 и Nb2O5 с указанным процентным содержанием повышает термостойкость стекла, а также улучшает ряд его технологических и эксплуатационных свойств, в частности, химическую устойчивость и кристаллизационную способность.The introduction of SiO 2 and Nb 2 O 5 as modifiers with a specified percentage in the glass increases the heat resistance of the glass, and also improves a number of its technological and operational properties, in particular, chemical stability and crystallization ability.
Конкретные составы синтезированных стекол приведены в таблице 1, составы стекол из патента-прототипа - в таблице 2, а свойства стекол из табл.1 и 2 (измеренные и рассчитанные по [1, 2]) приведены в таблице 3.The specific compositions of the synthesized glasses are shown in table 1, the compositions of the glasses from the patent prototype are shown in table 2, and the properties of the glasses from tables 1 and 2 (measured and calculated according to [1, 2]) are shown in table 3.
Стекла были сварены в платиновом тигле из материалов высокой степени чистоты: метафосфатов алюминия, бора, щелочных и щелочноземельных элементов, кремнезема, оксидов неодима, церия и ниобия. Кристаллизации стекол не наблюдалось за 80 часов в температурном интервале от 450°С до 1000°С.The glasses were welded in a platinum crucible from materials of a high degree of purity: metaphosphates of aluminum, boron, alkaline and alkaline earth elements, silica, oxides of neodymium, cerium and niobium. Glass crystallization was not observed for 80 hours in the temperature range from 450 ° C to 1000 ° C.
106*109
106 *
Как видно из таблицы 3, расчетные величины термостойкости стекол по заявке превышают термостойкость стекла-аналога на 30% и превышают термостойкость стекол по прототипу до 2,5 раз. Это подтверждается экспериментальными результатами. Термостойкость образцов 010×30 мм стекол по заявке, измеренная методом термоудара, составляет не менее 60°С, что в 1,5 раза выше, чем у промышленного стекла ГЛС32.As can be seen from table 3, the calculated values of the heat resistance of the glasses according to the application exceed the thermal stability of the glass by 30% and exceed the thermal resistance of the glasses according to the prototype up to 2.5 times. This is confirmed by experimental results. The heat resistance of samples of 010 × 30 mm glasses according to the application, measured by thermal shock, is at least 60 ° C, which is 1.5 times higher than that of industrial GLS32 glass.
С термостойкостью стекла связана величина предельной мощности накачки, которую выдерживает без разрушения активный элемент при работе лазера в частотном режиме. Предельная мощность накачки активных элементов ⌀8×100 мм из заявляемых стекол составляет от 0,8 до 0,9 кВт по сравнению с предельной мощностью 0,4 кВт для активных элементов из стекла ГЛС32.The temperature resistance of glass is associated with the maximum pump power that the active element can withstand when the laser operates in the frequency mode. The maximum pump power of the active elements ⌀8 × 100 mm from the claimed glasses is from 0.8 to 0.9 kW compared with the maximum power of 0.4 kW for active elements made of GLS32 glass.
Химическая устойчивость стекол по заявке на два класса выше химической устойчивости стекла-аналога ГЛС32 (класс Б 1 и класс Г 1 соответственно).The chemical stability of glasses, upon request, is two classes higher than the chemical resistance of GLS32 analog glass (class B 1 and class G 1, respectively).
ЛитератураLiterature
1. О.С.Щавелев, В.А.Бабкина. Система расчета оптических и термооптических свойств фосфатных стекол по их химическому составу. Физика и химия стекла, т.3, №5, 1977, с.519-5231. O.S. Schaveliev, V.A. Babkin. A system for calculating the optical and thermo-optical properties of phosphate glasses by their chemical composition. Physics and chemistry of glass, vol. 3, No. 5, 1977, p. 519-523
2. О.С.Щавелев, Н.К.Мокин, В.А. Бабкина, Н.Ю. Плуталова. Система расчета теплофизических свойств и термостойкости фосфатных стекол по их составу. Физика и химия стекла, т. 15, №4, 1989, с.614-616.2. O.S. Schaveliev, N.K. Mokin, V.A. Babkina, N.Yu. Plutalova. A system for calculating the thermophysical properties and heat resistance of phosphate glasses by their composition. Physics and Chemistry of Glass, vol. 15, No. 4, 1989, pp. 614-616.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115692/28A RU2263381C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Laser phosphate glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115692/28A RU2263381C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Laser phosphate glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2263381C1 true RU2263381C1 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004115692/28A RU2263381C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Laser phosphate glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2263381C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2415722A3 (en) * | 2010-08-06 | 2012-04-04 | Schott North America, Inc. | Broadening of rare earth ion emission bandwidth in phosphate based laser glasses |
RU2500059C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" | Phosphate laser glass |
RU2531958C2 (en) * | 2012-05-02 | 2014-10-27 | Корпорация "Самсунг Электроникс Ко., Лтд" | Electro-optical laser glass and method for production thereof |
RU2554961C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ОАО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Phosphate glass for absorbing shells of disc active elements |
-
2004
- 2004-05-25 RU RU2004115692/28A patent/RU2263381C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2415722A3 (en) * | 2010-08-06 | 2012-04-04 | Schott North America, Inc. | Broadening of rare earth ion emission bandwidth in phosphate based laser glasses |
CN102515512A (en) * | 2010-08-06 | 2012-06-27 | 肖特公司 | Broadening of rare earth ion emission bandwidth in phosphate based laser glasses |
CN102515512B (en) * | 2010-08-06 | 2016-05-04 | 肖特公司 | The broadening of the rare earth ion transmitted bandwidth based in phosphatic laser glass |
RU2531958C2 (en) * | 2012-05-02 | 2014-10-27 | Корпорация "Самсунг Электроникс Ко., Лтд" | Electro-optical laser glass and method for production thereof |
RU2500059C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" | Phosphate laser glass |
RU2554961C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ОАО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Phosphate glass for absorbing shells of disc active elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4929387A (en) | Phosphate glass useful in high power lasers | |
JP5024900B2 (en) | Bismuth-containing fluorophosphate glass and method for producing the same | |
US5173456A (en) | Phosphate glass useful in high energy lasers | |
US7531473B2 (en) | Ytterbium-phosphate glass | |
JP5917867B2 (en) | Aluminophosphate glass composition | |
KR100340047B1 (en) | Multi-component oxyhalide glass for optical amplifier and laser | |
US5240885A (en) | Rare earth-doped, stabilized cadmium halide glasses | |
EP2746233B1 (en) | Broadening the rare earth ion emission bandwidth, increasing emission cross section, and/or shifting peak emission wavelength in ND-doped aluminate or silicate glasses | |
RU2263381C1 (en) | Laser phosphate glass | |
US5322820A (en) | Athermal laser glass compositions with high thermal loading capacity | |
US4820662A (en) | Silicophosphate laser glass | |
US4661284A (en) | Silica and boron-containing ultraphosphate laser glass with low concentration quenching and improved thermal shock resistance | |
EP2743238B1 (en) | Tuning rare earth ion emission wavelength in phosphate based glasses using cerium oxide | |
US7989376B2 (en) | Fluorophosphate glass and method for making thereof | |
US7115536B2 (en) | Rare earth containing P2O5-WO3-Na2O glass for laser applications | |
RU2500059C1 (en) | Phosphate laser glass | |
JP5309096B2 (en) | Erbium-doped optical glass | |
JPH0360442A (en) | Laser glass | |
US6344425B1 (en) | Fluorotellurite, amplifier glasses | |
CN1634785A (en) | Light-amplified erbium ytterbium co-doped multi-component oxide glass and preparation method thereof | |
EP0589198A1 (en) | Rare earth-doped, stabilized cadmium halide glasses | |
JPS6077143A (en) | Silicate laser glass | |
WO1999013541A1 (en) | GLASS FOR HIGH AND FLAT GAIN 1.55 νm OPTICAL AMPLIFIERS | |
CN102173584A (en) | Phosphate glass containing 5% to 20% of aluminum oxide and 2% to 15% of yttrium oxide | |
JP3301035B2 (en) | Method for producing glass composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200526 |