用于激光核聚变的玻璃

介绍并对比了用于高功率激光核聚变的硅酸盐、磷酸盐、氟磷酸盐掺钕玻璃;介绍了玻璃成分与光谱及激光参数的关系,以及非线性折射率和钕离子4F3/2→4I11/2能级对不同玻璃成分中的受激发射截面、荧光寿命的影响;此外还对大型激光玻璃的特殊工艺———磷酸盐激光玻璃的连续熔炼工艺、除水工艺和除铂工艺原理作了讨论。     

磷酸盐激光玻璃中的铂污染

与硅酸盐激光玻璃不同,玻璃液对铂坩埚的作用是磷酸盐激光玻璃中的铂的主要来源.本文报道了确定铂和氧反应进入玻璃的制约过程,测定了各种熔制条件对玻璃中铂浓度的影响。     

稀土掺杂光功能玻璃及器件应用（特邀）

稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能,使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件,均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃,具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性,分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料;光致热折变玻璃及体光栅器件,可实现波长选择和模式选择功能,具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点,是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃,掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。     

掺钕磷酸盐激光玻璃的短期水解及其光电子能谱表征

研究了掺钕磷酸盐激光玻璃主要组成元素在短期水解过程中各自水解浓度的变化,特别是探索了表面结构的光电子能谱表征。作为主要形成体的磷元素,与其他主要修饰体锂、钾、钡等元素类似,具有同样量级的水解速率和逐渐趋于饱和的水解规律。而可能作为形成体和/或修饰体的铝元素,无论是玻璃体还是粉体的表面水解,均表现出一定程度的非单调性质。根据水解后光电子能谱的测定,铝的结合能峰反映出它是同时作为形成体和修饰体存在于掺钕磷酸盐激光玻璃中,并且在短期水解过程中形成体的铝将转变为修饰体的铝。这个结构特点很可能与铝所表现出来的非单调水解性质有关,并且可能是加入氧化铝能够增强磷酸盐玻璃耐水性的一个主要原因。     

掺钕磷酸盐玻璃光谱和发光特性的研究

一、前言 掺钕磷酸盐玻璃具有高的受激发射截面,低的非线性折射率,在目前几种主要的激光钕玻璃中其增益系数最大。在这种系统中容易得到折射率温度系数为负值,应力热光系数和应力双折射热光系数均极小的玻璃。所以,掺钕磷酸盐玻璃被认为是高功率激光系统最有希望的工作物质之一,并且已用于大型高功率激光系统中。磷酸盐玻璃热光性能好,阈值能量低,经过化学刚化的掺钕磷酸盐玻璃还可作为重复频率中小功率激光器的工作物质,以这种玻璃为基质,研制成功了低热畸变的激光玻璃。此外,掺高     

掺钕磷酸盐激光玻璃中铂微粒夹杂物的检验──铜蒸气激光（CVL）散射法

根据高亮度超显微法原理，研究应用铜蒸气激光（ＣＶＬ）散射法检验掺钕磷酸盐激光玻璃中的铂微粒夹杂物。检测结果与ＹＡＧ激光破坏几率测试法进行对照，两者结果吻合得很好。     

采用显微荧光法研究掺钕磷酸盐激光玻璃的亚表面缺陷

针对具有多波段强吸收和发光特点的N31和N41型掺钕磷酸盐激光玻璃,选取罗丹明6G(R6G)作为荧光标记物,它的激发和发光分别避开了钕离子吸收和发光,在宽场显微镜下实现了对磷酸盐玻璃亚表面缺陷(SSD)的高灵敏度二维观测。与光学显微观测的结果对比,证明所观测到的缺陷属于亚表面缺陷。根据R6G显微荧光观测的结果,分析了亚表面裂纹在抛光过程中的演变情况。结果表明在磷酸盐玻璃中比较难去除的亚表面缺陷是处于缺陷层中位置较深的Median型裂纹末端的月牙形缺陷。它们可能对入射光场具有较强的调制,引发表面激光损伤的可能性相对较大。     

铂颗粒严重削弱诺瓦装置的运转能力

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员正面临着这样一个问题：价值17600万美元的诺瓦激光系统，其掺钕磷酸盐玻璃放大器圆盘中所含的铂杂质使这台高能激光器输出仅为原设计能力的50%~70%。     

掺钕玻璃波导激光器的特性研究

给出了掺钕磷酸盐激光玻璃的光谱特性、能级结构、速率方程和传输方程。研究了掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器的输出特性。在忽略放大的自发辐射和激发态吸收的基础上,简化了四能级模型的速率-传输方程。而后利用重叠积分法和龙格-库塔法对掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器进行了数值模拟,得到了激光器的输出功率与掺杂浓度、传输损耗和长度等参量之间的关系曲线。理论分析的结果表明,用重掺杂、损耗系数较小、长度合适的波导并优化激光器的制作,就可以获得较高的输出功率和斜率效率,此时的泵浦阈值也较低。     

脉冲周期振荡条件下ЛГС-Т磷酸盐激光玻璃的研究

在文献中报导了ЛГС-Т型掺钕的钠-铝磷酸盐玻璃在脉冲周期振荡条件下的初步研究结果。已经表明，这种玻璃由于提高了导热性和耐热性，大大提髙了脉冲周期运转下激光辐射的平均功率。本文较详细地 报导统称为ЛГС-Т型的磷-铝磷酸盐玻璃系统的光谱-发光特性、热光特性和振荡特性等方面的研究结果。     

磷酸盐激光玻璃中铂金溶解的研究

研究了N2 1和N3 1二种磷酸盐激光玻璃中铂金在不同温度、不同通气条件下的溶解情况。通过对玻璃在4 0 0nm光吸收的测试及比较 ,总结了铂金在这两种激光玻璃中的溶解速率与通气气体流量、温度、时间的变化规律 ,计算并比较了两种激光玻璃中铂金溶解过程中Pt离子扩散速率 ,Pt溶解激活能 ,Pt溶解度与温度、时间及通气气流量大小的关系。为实际制定不含铂金颗粒的激光钕玻璃的生产工艺提供了重要参考。     

离子交换增强的磷酸盐激光玻璃

研制了抗盐浴能力较强,光谱与激光特性良好的新型磷酸盐激光玻璃。采用表面离子交换增强处理,大幅度提高了上述玻璃的抗热冲击性能。     

掺镱硼酸盐和磷酸盐激光玻璃的研究

制备了掺Yb∶硼酸盐和Yb∶磷酸盐玻璃 ,并研究了它们的玻璃物理性质和光谱性质。掺Yb∶磷酸盐玻璃的热机械性质优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。掺Yb∶硼酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 5 3× 10 -2 0 cm2 和 0 85ms。掺Yb∶磷酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 4 5× 10 -2 0 cm2 和 1 8ms。作为激光材料 ,掺Yb∶磷酸盐玻璃的综合性能优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。用钛宝石激光器抽运Yb∶硼酸盐玻璃实现 8mW准连续激光输出。用波长为 976nm ,6W的LD抽运Yb∶磷酸盐玻璃获得了 6 2mW的连续激光输出 ,其斜率效率为 4 4 %。     

磷酸盐激光玻璃的化学机械抛光

从磷酸盐激光玻璃的成分和结构出发,分析了其化学机械抛光(CMP)机制.通过实验验证了磷酸盐激光玻璃对抛光液pH值具有较强的选择性,在微酸性和中性条件下磷酸盐激光玻璃具有较高的抛光效率,在抛光液中添加pH值调节添加剂会保持抛光环境的酸碱性从而影响抛光效率和抛光质量.通过对pH值和抛光剂浓度的控制获得了均方根(RMS)优于0.6 nm的磷酸盐激光玻璃的超光滑表面.     

激光阈值法测量磷酸盐钕玻璃片中心波长的研究

利用激光阈值法对两种应用于高功率固体激光片状放大器中的磷酸盐激光玻璃的中心波长进行了实验测试。实验结果表明,国产新型N31磷酸盐激光玻璃的中心波长为1052.7nm,俄罗斯进口某型号磷酸盐激光玻璃的中心波长为1051.4nm。     

Nanoscale Organization of a Platinum(II) Acetylide Cholesteric Liquid Crystal Molecular Glass for Photonics Applications

The fabrication, molecular structure, and spectroscopy of a stable cholesteric liquid crystal platinum acetylide glass obtained from trans‐Pt(PEt₃)₂(C?C?C₆H₅?C?N)(C?C?C₆H₅?COO?Cholesterol), are described and designated as PE1‐CN‐Chol. Polarized optical microscopy, differential scanning calorimetry, and wide‐angle X‐ray scattering experiments show room temperature glassy/crystalline texture with crystal formation upon heating to 165 °C. Further heating results in conversion to cholesteric phase. Cooling to room temperature leads to the formation of a cholesteric liquid crystal glass. Scanning tunneling microscopy of a PE1‐CN‐Chol monolayer reveals self‐assembly at the solid?liquid interface with an array of two molecules arranged in pairs, oriented head‐to‐head through the CN groups, giving rise to a lamella arrangement. The lamella structure obtained from molecular dynamics calculations shows a clear phase separation between the conjugated platinum acetylide and the hydrophobic cholesterol moiety with the lamellae separation distance being 4.0 nm. Ultrafast transient absorption and flash photolysis spectra of the glass show intersystem crossing to the triplet state occurring within 100 ps following excitation. The triplet decay time of the film compared to aerated and deoxygenated solutions is consistent with oxygen quenching at the film surface but not within the film. The high chromophore concentration, high glass thermal stability, and long triplet lifetime in air show that these materials have potential as nonlinear absorbing materials.     

K9玻璃与熔石英玻璃中纵向受激布里渊散射的脉宽压缩和能量提取效率

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽12 ns的单纵模电光调QNd∶YAG激光器作抽运光,实验上以脉宽压缩和后向斯托克斯(Stokes)散射光频移为标志,测到后向斯托克斯散射光线宽和散射光脉宽压缩比。研究了纵向受激布里渊散射样品的长度、抽运光能量大小、材料种类对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,熔石英与K9玻璃的受激布里渊散射发生阈值、饱和阈值、散射光能量提取效率、散射光脉冲波形均相近,K9玻璃可以成为一种更廉价的受激布里渊散射介质。针对170 mm的熔石英玻璃样品,找到了纵向受激布里渊散射的发生阈值、饱和阈值,并得到了较高的散射光能量提取效率,从100 mm的熔石英玻璃中获得了87%的散射光能量提取效率,而从170 mm的熔石英中获得了90%左右的散射光能量提取效率。实验数据拟合的规律曲线印证了数值模拟结果。     

Cw laser crystallization of glow discharge a-Si:H on glass substrates

Glow discharge hydrogenated amorphous Si films were crystallized using a cw Ar laser. The properties of the crystallized films were studied by optical and electron microscopy, electrical measurements and elastic recoil detection (ERD) analysis. In addition, a preferential plasma etching technique was used to determine the degree of crystallization. Large (>3 μm) high quality crystallites were induced above a threshold laser power of 100 W/cm by an explosive crystallization process. This was accompanied by the formation of bubbles and ejection of material from the crystallization centers. The sheet resistivity decreased by five to six orders of magnitude. Some 50–90% of the hydrogen remained in the films after laser annealing. A simple model shows that solid state diffusion accounts for the final hydrogen distribution in the laser annealed films. The use of this material for the fabrication of devices on glass substrates is discussed.