光學(xué)百科-磷酸鹽玻璃介紹

定義：
主要包含五氧化二磷（P2O5）的玻璃材料。

磷酸鹽玻璃是主要包含五氧化二磷（P2O5）的玻璃材料，通常還包含其它化學(xué)組分。它可以作為激光增益介質(zhì)，同時可以用于體激光器和光纖中。它最主要的優(yōu)點在于對稀土離子的高兼容性（參閱稀土摻雜增益介質(zhì)），例如鉺（Er3+），鐿（Yb3+）和釹（Nd3+）離子。即在磷酸鹽玻璃種可以摻雜高濃度激光活性稀土離子，而不會引起團簇等不利效應(yīng)，該效應(yīng)會產(chǎn)生淬滅效應(yīng)而影響激光器性能。磷酸鹽摻鉺光纖中的摻雜濃度遠高于石英光纖，高幾個百分點是可能的。這可以實現(xiàn)短的光纖激光器和放大器，這不是該玻璃的優(yōu)勢，還包括：

• 短的光纖激光器諧振腔可以得到大的自由光譜范圍，更容易實現(xiàn)單頻工作。

• 分布反饋激光器本身很短，而高摻雜磷酸鹽光纖可以實現(xiàn)更有效的泵浦吸收。

• 超短脈沖光纖激光器如果采用較短的光纖更不容易受非線性效應(yīng)的影響。

磷酸鹽玻璃的一些其它性質(zhì)包括：

1. 高光學(xué)透射率的光譜范圍從0.4μm到2μm，比石英玻璃稍窄。

2. 磷酸鹽玻璃中稀土離子的躍遷截面和上能態(tài)壽命很合適。例如，適合用于得到大增益帶寬的光纖放大器，由于躍遷截面的光譜形狀很寬和平滑。

3. 磷酸鹽玻璃的轉(zhuǎn)變溫度較低，約為365?°C。因此，磷酸鹽玻璃端口在高功率工作時受熱更易熔化。因此采用磷酸鹽玻璃實現(xiàn)高功率光纖激光器和放大器時需要注意泵浦注入時不要使玻璃熔化。

4. 磷酸鹽玻璃比石英玻璃的光纖損傷閾值低很多，并且熱導(dǎo)率也低很多。

5. 與很多增益介質(zhì)不同的是其光熱系數(shù)dn?/?dT 是小于0的。這表明直接的熱對熱透鏡效應(yīng)的影響是負(fù)的（散焦），而附加的應(yīng)力和膨脹效應(yīng)的貢獻是大于0的（聚焦）；總體的結(jié)果是熱透鏡效應(yīng)很弱。

6. 磷酸鹽玻璃的非線性系數(shù)很低，比石英玻璃小3倍。

磷酸鹽和氟化物玻璃的混合物稱為氟磷酸鹽玻璃。類似的，還有磷硅酸鹽玻璃和鋁磷酸鹽玻璃。這些玻璃也通常用作激光器增益介質(zhì)。

磷酸鹽光纖和石英光纖結(jié)合一起得到的裝置可能存在問題，因為兩個不同材料由于具有不同的轉(zhuǎn)變溫度，因此熔接非常困難（當(dāng)然也是有可能的）。