光学材料 光学玻璃 * 玻璃名称 ZrF4 ThF4 InF3 AlF3 LaF3 YF3 MgF2 CaF2 SrF2 BaF2 NaF ZnF ZBLAN 53 3 4 20 20 AYR 40 15 10 20 10 10 IZBS 5 40 20 20 20 ZBYA 55 5 20 20 ZBLA 52 5 23 20 氟化物玻璃(fluoride glasses)：ZrF4为主体的一类非氧化物光学玻璃 Zr-F化学键强较弱，红外吸收边比Si-O玻璃长，在0.2-7μm的波长范围有较高的透过率 在3-4μm，瑞利散射值低于SiO2玻璃。氟化物玻璃光纤在2.55μm的理论损耗值：0.001dB/km，1000km无中继的光通讯传输 制造困难，材料的稳定性较差，至今还未获得商用化低损耗氟化物光纤 有望在3-4μm范围内极低损耗的光纤材料，成为传输大功率HF，CO，CO2激光的理想材料，在激光加工和医疗领域有广泛的用途 光学材料 光学玻璃 * 玻璃成分 透过范围（ μm） 折射率 (λ=5 μm) 软化温度 (?C) 线膨胀系数(α·106,?C-1) As40S60 1~11 2.40 210 250 Ge40S60 0.9 ~12 2.30 420 140 Ge30P10S60 2~8 2.15 520 150 As8Se92 1~19 2.48 70 340 As50S20Se30 1~13 2.53 218 200 Ge28Sb12Se60 1~15 2.62 326 150 Se10As20Te70 2~20 3.55 178 180 Sb15Ge10As25Te50 2~12.5 3.06 320 100 As35S10Se35Te20 1~12 2.70 176 250 硫系玻璃 Chalcogenide 光学材料 光学玻璃 * 硫系玻璃的光谱曲线 组成为92%Se，8s的硒-砷玻璃的红外光谱透过曲线 As2S3玻璃的红外光谱透过曲线（玻璃样品厚6.05mm) 光学材料 光学玻璃 * 3.3激光玻璃 作为激光工作介质，激光玻璃有独特的优点： 1.化学组成变化大，可以获得各种不同性质的激光玻璃。 2.掺入激活粒子的数量和种类不太受限制。 3.容易制得大尺寸的激光棒或激光圆盘。 4.光学质量比较容易得到保证。 5.价格比晶体等激光工作物质便宜得多。 6.目前，输出能量最大，输出功率最高的激光器，仍然以激光玻璃为主。 光学材料 光学玻璃 * 磷酸盐玻璃掺Nd3+激光工作介质 光学材料 光学玻璃 * 激光玻璃概述 激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃的物理化学性质主要由基质玻璃决定，而光谱性质由激活离子所决定。基质玻璃和激活离子之间有相互作用。 基质玻璃大多采用光学玻璃，如钡冕，硬冕，磷冕玻璃等硅酸盐玻璃，硼酸盐及硼硅酸盐玻璃，磷酸盐玻璃和氟磷酸盐玻璃。激活离子主要为稀土离子，如Nd3+,Yb3+等。 光学材料 * 稀土(rare earth)元素原子的电子层结构和光谱性质 镧系元素 ，钪Sc，钇Y ：共17个元素 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f0～145s25p65d0～16s2：容易失去5d，6s，4f亚层3个电子成为+3价态离子 发光基于4f电子在内层f-f或f-d组态之间的跃迁。具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子，大约有30000条可观察到的谱线 n(主量子数)，l(角量子数)，m(磁量子数)，ms(自旋磁量子数) n:1,2,3… l:0,1,2..n-1 m:0,±1, ±2…±l ms=±1/2 对于4f电子而言【光学玻璃】：n=4, l=0,1,2,3，m=0, ±1, ±2，±3，ms=±1/2 2s+1LJ L=∑m S=∑ms J=L±S 光学玻璃 4I9/2 光学材料 光学玻璃 * 光学材料 * Nd ：4f46S2 易失去两个6S电子与一个4f电子成为Nd3+，最外层3个4f电子 L=∑m=3+2+1=6 S=∑ms=3×1/2=3/2 2S+1=4 J=L-S=6-3/2=9/2 Nd3+的基态光谱项是4I9/2 共有4个光谱支项，4I9/2, 4I11/2, 4I13/2, 4I15/2。 字母 S P D F G H I K L L 0 1 2 3 4 5 6 7 8 光学玻璃 Nd3+ 3 ↑

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