[科普中国]-硅酸盐激光玻璃

硅酸盐激光玻璃是指以硅酸盐玻璃为基质的激光玻璃。在硅酸盐玻璃中实现激光的激活离子有Nd³⁺、Er3³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺等。除常用的碱-碱土硅酸盐系统外，在微晶玻璃和熔石英中也实现激光，但成为产品的只有掺钕和铒的玻璃。

简介硅酸盐激光玻璃是指以硅酸盐玻璃为基质的激光玻璃1。

激活离子在硅酸盐玻璃中实现激光的激活离子有Nd³⁺、Er3³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺等。除常用的碱-碱土硅酸盐系统外，在微晶玻璃和熔石英中也实现激光，但成为产品的只有掺钕和铒的玻璃。Nd³⁺ 在硅酸盐玻璃中有一定的受激发射截面、量子效率高、玻璃的热机械性质和化学稳定性好、加工性能优越。玻璃中的受激发射先在掺Nd³⁺钡冕玻璃中实现。

主要产品以K₂O- BaO-Si0₂系统玻璃为主形成产品。后又制造了工艺性能较佳的钙冕玻璃和LiO₂-CaO- Al₂O₃-SiO₂系统，商品名ED-2的激光玻璃。使受激发射截面从钡冕玻璃的1。2X10¯²ᴼcm²提高到2。7X10¯²ᴼcm²，激光器增益大大提高。为适应不同激光器的需要，相继发展了高热负荷的低膨胀玻璃、高贮能的长荧光寿命玻璃和热光稳定玻璃2。

冶炼方法采用间歇式或半连熔铂系统熔炼；陶瓷坩埚或池炉熔炼；陶瓷铂系统熔炼法制造。通过搅拌以加速均化，控制杂质污染以降低损耗。由于随着激光器输出的增加，玻璃中的铂微颗粒成为破坏中心，引起激光损伤。因此发展了中性、弱还原所氛保护下的铂坩埚熔炼技术，制得不含铂颗粒的“无铂玻璃”。采用“全陶瓷工艺”亦可获得无铂的激光玻璃。

应用早期用于制造高能激光器，后用于发展高功率激光系统，同时广泛地用于材料加工、医疗等各种中小输出激光器。

硅酸盐系统玻璃硅酸盐系统玻璃是使用范围最广的激光玻璃。硅酸盐系统钕玻璃具有荧光寿命长、量子效率高、物化性能好（失透倾向小、化学稳定性好、机械强度高）、生产工艺较简单且成熟等特点，一般用于高能和高功率输出激光器3。

硼酸盐及硼硅盐系统玻璃含硼玻璃的荧光寿命较短、量子效率较低，但Nd³⁺在其中的吸收系数较高，热膨胀系数较低。因脉冲振荡的阈值能量与荧光寿命成正比，硼玻璃虽荧光寿命短而吸收系数高，可得到较低的阈值能量，适合于高重复率脉冲工作的激光器。

磷酸盐系统玻璃磷酸盐系统玻璃的荧光寿命较短，荧光谱线窄，Nd³⁺在其中的近红外吸收较强，有利于光泵能量的充分利用。由于在制造工艺上的困难，如其对耐火材料坩埚的侵蚀严重、光学均匀性差等，限制了它的广泛应用。然而，通过调整玻璃的成分可获得热光系数很小的磷盐玻璃，因此近来颇受关注，已用于重复频率器件上3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学