Фосфатное стекло

Определения:
Стеклянные материалы, в основном содержащие пентаоксид фосфора (P2O5).

Фосфатное стекло - это стеклянный материал, который в основном содержит диоксид фосфора (P2O5) и, как правило, содержит другие химические компоненты. Он может использоваться в качестве лазерной усиливающей среды, а также в лазерах и оптических волокнах. Его наиболее важным преимуществом является высокая совместимость с ионами редкоземельных элементов (см. среду усиления, легированную редкоземельными элементами), такими как ионы эрбия (ER3 +), иттербия (Yb3 +) и неодима (Nd3 +).
То есть, в фосфатных стеклянных видах могут быть применены высококонцентрированные лазерные активные ионы редкоземельных элементов, не вызывая неблагоприятных эффектов, таких как кластеры, которые могут вызвать эффект закалки и повлиять на производительность лазера. Концентрация легирования фосфатом эрбия в волоконно - оптическом волокне намного выше, чем в кварцевом волокне, и возможно на несколько процентных пунктов выше. Это позволяет использовать короткие волоконно - оптические лазеры и усилители, которые не являются единственными преимуществами стекла, а также включает в себя:

• Короткий резонатор волоконно - оптического лазера может получить большой свободный спектральный диапазон, что облегчает одночастотную работу.
• Лазеры с распределенной обратной связью сами по себе коротки, в то время как высоколегированные фосфатные волокна могут обеспечить более эффективное поглощение насосов.
• Сверхкороткие импульсные волоконнооптические лазеры менее уязвимы для нелинейных эффектов если они используют более короткие волокна.

Некоторые другие свойства фосфатного стекла включают:

1. Спектральный диапазон высокой оптической пропускаемости колеблется от 0,4 до 2 мкм, что немного меньше, чем кварцевое стекло.
2. Переломное сечение и срок службы ионов редкоземельных элементов в фосфатном стекле являются подходящими. Например, волоконно - оптические усилители, подходящие для получения полосы пропускания с большим усилением, имеют широкую и гладкую спектральную форму сечения перехода.
3. Температура перехода фосфатного стекла ниже и составляет около 365°C. Таким образом, порты фосфатного стекла более плавятся при нагревании при работе на высокой мощности. Поэтому при использовании фосфатного стекла для достижения мощных волоконнооптических лазеров и усилителей необходимо позаботиться о том чтобы при впрыске насосов стекло не расплавлялось.
4. Фосфатное стекло имеет гораздо более низкий порог повреждения оптического волокна, чем кварцевое стекло, и имеет гораздо более низкую теплопроводность.
5. В отличие от многих усиливающих сред, их фототермальный коэффициент DN  /   dT меньше 0. Это указывает на то, что прямое тепловое воздействие на эффект тепловой линзы отрицательно (рассеивание), в то время как вклад дополнительного напряжения и эффекта расширения превышает 0 (фокусировка); В целом эффект тепловой линзы был слабым.
6. Коэффициент нелинейности фосфатного стекла очень низок и в три раза меньше, чем у кварцевого стекла.

Смесь фосфатов и фтористого стекла называется фторфосфатным стеклом. Аналогичным образом, есть фосфорсиликатное стекло и алюминиевофосфатное стекло. Эти стекла также часто используются в качестве среды усиления лазера.

Устройства, получаемые в комбинации фосфатного волокна и кварцевого волокна, могут быть проблематичными, поскольку два разных материала очень трудно (и, конечно же, возможно) расплавить из - за различных температур перехода.