[發明專利]磷酸鋁玻璃組成

在審

• 申請號: 201710063521.5
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN107021619A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: S·喬治;P·伍羅;R·A·克萊默
• 申請（專利權）人: 肖特公司
• 主分類號: C03C3/062
• 分類號: C03C3/062;C03C3/17;C03C4/00
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙)11418
• 代理人: 趙飛,郭紅麗

技術領域

本發明涉及適合于在“護眼”應用中用作固體激光介質的摻雜有Er³⁺且用Yb敏化的磷酸鹽基玻璃。特別地，本發明涉及改善此類磷酸鹽基激光玻璃組成的物理性能，特別是關于玻璃結構的強度和改善的抗熱震性。

背景技術

“護眼”激光器是在損傷眼睛、特別是角膜和視網膜的可能性較低的波長下運行的激光器。眼睛的角膜或玻璃體液吸收波長大于約1.4μm(1400nm)的激光光束。角膜或玻璃體液的這種吸收避免了對敏感的視網膜的損傷。相反，小于約1.4μm的波長在角膜或玻璃體液中不被吸收，并因此可導致對視網膜的損傷。另一方面，波長大于1.8μm(1800nm)的激光光束被角膜過于強烈地吸收，并因此可導致對角膜的損傷。因此，波長在1400nm至1800nm范圍內的激光光束通常被認為是“護眼”激光。

將護眼激光器(1類護眼激光器)歸類為這樣的激光器：其在激光器的設計或預期用途中固有的最長持續時間之內的任意曝光時間中不會發射超過適用的可獲得激光輻射的可獲得激光輻射。參見美國國家標準學會的ANSI Z136.1標準(Z136.1-2000)。另請參見21CFR J分章(Subchapter)1040.10節(Part)。

因此，激光器在戶外的護眼(或視網膜安全)操作對于用于許多工業、國防以及醫學應用的下一代激光器來說是非常感興趣的。如上所述，被認為對于護眼操作最佳的波長范圍為1400nm至1800nm。在這些波長下的激光發射可以用許多方式來實現。然而，摻雜有鑭系元素的固體基質仍然作為最常用的高能量激光增益的方法。特別是，三價Er離子可以產生1540nm波長的直接發射。因此，Er是選擇用于許多護眼應用的稀土元素發射體。近年來，在戶外應用中的被動操作下對高光束質量的需要已重新引起了對Er摻雜的大塊玻璃作為選擇用于固態護眼激光器的增益材料的興趣。

已知磷酸鹽玻璃對于1540nm的Er³⁺發射產生高增益，尤其是當用Yb敏化時。參見，例如，Meyer(US 4,962,067)、Meyers(US 7,531,473)和Meyers等人(US 6,911,160)。不幸地，磷酸鹽玻璃基質傾向于比其他可用的非晶態材料更弱。因此，對于能表現出更強的熱機械性能的Er摻雜的磷酸鹽玻璃存在需要。然而，眾所周知，加入促進玻璃穩定性的元素將減少所獲得的激光增益。還已知Er³⁺發射明顯受到基質玻璃聲子能量的影響。

發明內容

因此，本發明的一方面是提供Er摻雜的磷酸鹽玻璃，其可用作具有提高的熱機械優值(FOM)且同時維持或提高激光FOM的激光增益材料。

本發明的另一方面是提供用作固體激光介質的磷酸鹽基玻璃組成，它與商業磷酸鹽基玻璃LG940(Schott)一樣含有鉺、鐿、鉻和鈰，并且與LG940相比具有更高的熱機械FOM和可比的(即使不是更高的)激光FOM。

在進一步研究本說明書和所附權利要求時，本發明的另外的方面和優點對于本領域技術人員將是顯而易見的。

根據本發明，提供了一種Er摻雜/Yb敏化的磷酸鹽玻璃組成，其表現出有利的激光性能和熱機械性能，并且適用于護眼激光器。

根據本發明的一方面，所述磷酸鹽玻璃組成包含(基于mol％)：

其中

R₂O＝Li₂O、Na₂O、K₂O、Rb₂O和Cs₂O的量的總和；

MO＝MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的量的總和；并且

其中Al₂O₃、SiO₂和Na₂O的總和為20.00-28.00mol％。

根據本發明的另外一方面，玻璃組分的一般、優選和特別優選的量(基于mol％)列于以下表1中：