ОПТИЧЕСКОЕ ФОСФАТНОЕ СТЕКЛО Российский патент 2011 года по МПК C03C3/19 

Изобретение относится к оптическому материаловедению, в частности к люминесцирующему оптическому фосфатному стеклу, а именно к стеклу на основе калиевобариевоалюмофосфатной системы, активированному неодимом, обозначаемое далее как ЛНС, для использования в качестве активных элементов лазеров, работающих в условиях высокой средней мощности излучения и используемых в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Известен ряд люминесцирующих стекол на фосфатной основе (см., например, патенты [1-3] и каталоги фирм-производителей оптического стекла [4]). Основные свойства промышленных лазерных фосфатных стекол приведены в таблице 1. Достигнутый уровень свойств по данным каталогов фирм-производителей обеспечивает успешное функционирование перечисленных в таблице 1 стекол в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Таблица 1 Основные физико-химические свойства промышленных фосфатных лазерных стекол, активированных неодимом Наименование параметра Значение параметров для стекла марок ГЛС22 ГЛС32 ГЛС34 КГСС 0180/35 LG-750 «SHOTT» LNG-5 «HOYA» Число ионов Nd³⁺ в 1 см³ стекла N·10^-20, см^-3 2,00 2,00 5,60 3.5 3,5 3,174 Сечение вынужденных переходов (10²⁰, см²) 3,2 3,2 3,2 3.6 3.7 3,9 Излучательное время жизни τ₀, мкс 400 402 450 360 356 - Время затухания люминесценции τ, мкс 300 270 180 300 278 290 Квантовый выход люминесценции, η 0,75 0,67 0,40 0,83 0,78 - Ширина полосы люминесценции, нм 28,6 27 27 27 26 18,6 Длина волны излучения, нм 1055 1060 1060 1053 1053.7 1056 Коэффициент затухания для λ=1053 нм (см^-1) 0.0015 0.0015 0.0015 0,0015 ≤0,0015 0,001 Показатель преломления, n_e 1,596 1,595 1,595 1.532 n_d=1.5260 n_d=1,5409 Коэффициент дисперсии, V_D 59,3 56,9 - - 68.20 63,49 Нелинейный показатель преломления n₂·10^-13 см²/В² 1,65 1,75 - 1,1 1.08 1,25 Температурный коэффициент изменения показателя преломления dn/dt (10^-6/°C) (20-40°C) -5,7 - - - -5.1 - Температура трансформации или верхняя температура отжига Tg (°C) 490 490 495 460 450 486 ТКЛР α·10⁷/°С (20-120°C) 106 103 103 116 130.1 98         α_20-40 α_20-300 α_100-300 Плотность ρ, г/см³ 3,52 3,38 3,39 2.83 2.830 2,68 Показатель поглощения a ₅₈₆, мм 0,260 0,260 0,770 0,424 0,392 -

Дальнейшее совершенствование лазерных стекол связано с уменьшением концентрационного тушения люминесценции, которое зависит преимущественно от длины связей Ln-Ln. Длина связей Ln-Ln существенно возрастает с повышением степени однородности распределения ионов активатора в объеме стекла (со снижением склонности к сегрегации), которое зависит от химического состава стекла и условий варки, выработки и отжига, причем влияние химического состава является преобладающим, поскольку условия варки и выработки должны обеспечивать получение стекла высокого оптического качества. Уменьшение концентрационного тушения люминесценции приводит к повышению квантового выхода (времени затухания люминесценции). Особенно ярко усиление концентрационного тушения люминесценции наблюдается при увеличении содержания активатора (в данном случае, неодима), и поэтому при оценке эффективности средне- (2-4 мас.% Nd₂O₃) и высококонцентрированных (свыше 4 мас.% Nd₂O₃) фосфатных лазерных стекол необходимо сравнивать их квантовый выход при одинаковых объемных содержаниях ионов Nd³⁺.

Другим важным направлением совершенствования лазерных фосфатных стекол является снижение нелинейного показателя преломления n₂, что также может быть достигнуто модифицированием состава стекла. Уменьшение n₂ снижает вероятность искажения фронта световой волны, что особенно важно при высоких плотностях излучения.

Улучшение таких показателей, как коэффициент затухания на длине волны генерации 1053 нм может быть достигнуто совершенствованием технологических приемов, чистотой сырьевых материалов, помещений и пр., свидетельствуя о высоком технологическом уровне производства.

Оптимизация всех перечисленных в таблице 1 показателей в одном стекле является сложной научной и технологической задачей. Заявляемое нами стекло соответствует по уровню свойств стеклам из таблицы 1 и из патентов [1-3], превосходя их по квантовому выходу люминесценции (для сопоставимых содержаниях иона-активатора), нелинейному показателю преломления и по коэффициенту затухания на длине волны генерации.

Известны кремний- и боросодержащие ультрафосфатные лазерные стекла с низким концентрационным тушением и улучшенной термостойкостью, активированные неодимом и содержащие (в мол.%): P₂O₅ 40-70; SiO₂ 0-20; В₂О₃ 5-20, а также оксиды щелочных и щелочноземельных металлов и оксиды неодима и лантана, причем сумма концентраций SiO₂+В₂О₃ составляет 5-35%, Li₂O+Na₂O+K₂O - 5-20%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO - 0-10%, а La₂O₃+Nd₂O₃ - 3-10% [1].

В патенте [2] лазерные фосфатные стекла имеют составы в области (в мол.%): P₂O₅ 39-49; оксиды одного или более щелочных металлов 1-30, оксиды одного или более металлов II групп 20-45, оксиды одного или более редкоземельных элементов 0,1-25, оксиды одного или более В, Al, Nb, Pb причем сумма концентраций последних составляет 0-27.

Целью патента [2] является повышение химической устойчивости лазерных фосфатных стекол, что достигалось авторами [2] введением в состав стекла оксида алюминия. Однако это приводило к существенному снижению сечения вынужденных переходов до 3,0·10^-20 см². В данной заявке впервые показано, что при соответствующем соотношении содержаний Al₂O₃ и других компонентов матрицы сечение вынужденных переходов может быть сохранено на высоком уровне (выше 3,5·10^-20 см²).

Методика получения стекол в патенте [2] основана на применении сырьевых материалов в виде фосфатов бария и свинца. Ортофосфорная кислота для введения оксида фосфора в матрицу стекла не использовалась. Шихта, описанная в патенте, рассчитывалась на получение 20 г стекла, что соответствует проведению лабораторных экспериментов. Это затрудняет перенесение полученных результатов на производство стекол для крупногабаритных активных элементов. Получение крупногабаритных оптически однородных отливок с точным содержанием заявленных компонентов стекла, заявленных в патенте [2], крайне затруднительна, так как известна большая летучесть фосфатов в процессе варки стекла, ее зависимость от объема стекловаренного сосуда и высокий уровень гигроскопичности описанных в патенте [2] сырьевых материалов. Все это затрудняет воспроизводимость оптических и лазерных параметров стекла от варки к варке.

Известны также фосфатные стекла, применяемые для лазеров высокой энергии [3] с шириной полосы люминесценции не более 26 нм, имеющие составы в области (в мол.%): P₂O₅ 50-75; Al₂O₃ >0-10%; K₂O >0-30, а также оксиды щелочных и щелочноземельных металлов и оксиды редкоземельных элементов и лантана, причем сумма концентраций MgO+СаО составляет >0-30%, Li₂O+Na₂O+Rb₂O+Cs₂O >0-20%, ВеО+PbO+SrO+ВаО+ZnO >0-20%, B₂O₃+Y₂O₃ >0-10%, а La₂O₃+Ln₂O₃ - 0,01-8% [3].

Указанные составы стекол включают более 15 компонентов, а пределы концентраций для большинства компонентов указаны в самых широких пределах, начинающиеся от 0%, что не позволяет определить точный состав заявленных составов, а также максимальные размеры получаемых однородных отливок стекла. В патенте не указывается и технологическая схема получения стекла заявленных составов. Составы стекол, приведенные в патенте [3], для которых указаны оптические и лазерные параметры, лежат вне области заявляемых нами составов. При этом ширина полосы люминесценции для стекла заявляемого нами состава равна 26 нм, что характерно для фосфатных лазерных стекол и соответствует показателям патента [3]. Все описанные в этом патенте стекла характеризуются значением нелинейного показателя преломления n₂ 1,2·1^0-13 см²/B².

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стекло состава (в мас.%): P₂O₅ - 66,61, K₂O - 7,37, SiO₂ - 4,70, B₂O₃ - 8,17, La₂O₃+Nd₂O₃ - 13,6 [1].

Стекла из патента [1] не содержат в своем составе Al₂O₃, поскольку, по мнению авторов этого патента, его введение в состав стекла приводит к сильному возрастанию уровня концентрационного тушения и снижает значение сечения вынужденного излучения при тех концентрациях активатора, которые описаны в патенте [1]. Известны работы, в которых оксид алюминия рассматривается как демпфирующий компонент, способствующий снижению концентрационного тушения люминесценции [5]. Кроме того, известно [6, 7], что введение оксида алюминия может улучшить термостойкость стекла, повысить значение теплопроводности и снизить значение температурного коэффициента линейного расширения ТКЛР. Указанные характеристики особенно ценны для материала активных элементов, работающих в условиях высоких мощностей энергий, поскольку первостепенную важность в таких установках приобретают нелинейные процессы, процессы самофокусировки, требующие уменьшения нелинейного коэффициента показателя преломления и температурного коэффициента изменения показателя преломления стекла.

Исходя из того, что стекла составов, приведенных в патенте [1], не содержат оксид алюминия и при этом содержат до 10 мол.% оксидов редких земель, можно предположить, что они обладают повышенной кристаллизационной способностью. Это предположение подтверждается данными работы [7], в которой показано, что при введении добавок Al₂O₃ в состав стекла, содержащего до 25 мол.% Ln₂O₃, его кристаллизационная способность резко падает. Повышенная склонность к кристаллизации ограничивает возможность получения стекла в виде отливок больших размеров (более 600 мм), которые необходимы для получения крупногабаритных активных элементов в виде стержней, пластин и дисков, используемых в усилительных каскадах мощных лазерных систем.

Задача изобретения - получить оптическое фосфатное стекло, активированное Nd³⁺, для изготовления активных элементов лазеров, в том числе работающих в условиях высокого значения средней мощности излучения, характеризующееся минимальным концентрационным тушением люминесценции (максимально высоким квантовым выходом люминесценции) при заданной концентрации ионов активатора, пониженным значением нелинейного показателя преломления n₂, улучшенными термооптическими характеристиками и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.

Решение поставленной задачи изобретения достигается составом оптического фосфатного стекла, включающего P₂O₅, K₂O, В₂О₃, SiO₂, Nd₂O₃, и добавки Al₂O₃ и ВаО в количестве 5-10 и 8-12 мас.% соответственно при соотношении компонентов в мас.%: P₂O₅ 55-65, ВаО 8-12, K₂O 10-15, SiO₂ 1-4, Al₂O₃ 5-10, B₂O₃ 2-6, Nd₂O₃ 0,1-4.

Заявляемое нами стекло содержит в своем составе как SiO₂, так и Al₂O₃, что при определенных соотношениях этих компонентов между собой и с P₂O₅, ВаО, K₂O, B₂O₃ приводит к повышению квантового выхода и снижению нелинейного показателя преломления при улучшении технологических параметров варки и выработки.

Пример 1: оптическое фосфатное стекло ЛНС состава (мас.%): P₂O₅ - 58, ВаО - 12, K₂O - 13, SiO₂ - 2, Al₂O₃ - 8, B₂O₃ - 4, Nd₂O₃ - 3. Варка стекла производилась по технологии, описанной ниже. Масса шихты для варки фритты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1285°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 600×150×40 мм. 85% выработанного блока стекла - I категории оптической однородности, бессвильности и пузырности. Включений платины не обнаружено.

Стекло указанного состава обладает следующими свойствами:

Число ионов Nd³⁺ в 1 см³ стекла N·=3.074·10²⁰ см^-3

Сечение вынужденных переходов σ=3.8·10^-20 см²

Излучательное время жизни τ₀=397 мкс

Время затухания люминесценции τ=325 мкс

Квантовый выход люминесценции η=0,81

Ширина полосы люминесценции Δλ=26 нм

Длина волны излучения λ=1053 нм

Коэффициент поглощения для λ=1053 нм a ₁₀₅₃=0.00091 см^-1

Показатель преломления n_e=1.52912

Коэффициент дисперсии V_D=65.84

Нелинейный коэффициент показателя преломления n₂=1,074·10^-13, см²/B²

Температурный коэффициент изменения показателя преломления dn/dt_(20-40°C)=-6,0·10^-6/°С

Температура трансформации или верхняя температура отжига Tg=486°С

Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) α_(20-300°С)=109·10⁷ 1/°С

Плотность ρ=2.7876 г/см³

Показатель поглощения a ₅₈₆=0,326 мм^-1

Данное стекло обладает высокими значениями сечения вынужденных переходов и времени затухания люминесценции, при этом имеет низкий показатель поглощения на длине волны излучения и нелинейный показатель преломления n₂.

Пример 2: оптическое фосфатное стекло ЛНС, состава мас.%: P₂O₅ - 60, BaO - 12, K₂O - 13, SiO₂ - 2, Al₂O₃ - 8, B₂O₃ - 4, Nd₂O₃ - 1. Масса шихты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1280°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 400×180×50 мм. Температура варки стекла в платиновом тигле не превышала 1280°С.

Отличительными особенностями данного состава стекла является то, что при концентрации ионов неодима 0,9764·10²⁰ см^-3 время затухания люминесценции τ=355 мкс, коэффициент поглощения для λ=1053 нм a ₁₀₅₃=0.00085 см^-1, нелинейный показатель преломления n₂=1,052·10^-13 см²/B², ТКЛР α_(20-300°C)=114·10⁷ 1/°С, квантовый выход люминесценции при указанной длительности затухания люминесценции достигает η=0,89. Все остальные показатели на уровне, приведенном в примере 1.

Пример 3: оптическое фосфатное стекло ЛНС, состава мас.%: P₂O₅ - 57, ВаО - 12, K₂O - 13, SiO₂ - 2, Al₂O₃ - 8, B₂O₃ - 4, Nd₂O₃ - 4. Варка стекла производилась по технологии, описанной выше. Масса шихты для варки фритты рассчитана на 10 кг стекла, температура осветления стекломассы 1285°С. Перевар фритты производился в платиновом тигле с расчетной массой боя стекла 12 кг, выработка стекломассы производилась в металлическую форму размером 400×180×50 мм.

Отличительными особенностями данного состава стекла является то, что при концентрации ионов неодима 4.062·10²⁰ см^-3 время затухания люминесценции τ=288 мкс, коэффициент поглощения для λ=1053 нм a ₁₀₅₃=0.00094 см^-1, нелинейный показатель преломления n₂=1,08·10^-13 см²/В², ТКЛР α_(20-300°C)=103·10⁷ 1/°С. Все остальные показатели на уровне, приведенном в примере 1.

В заявляемых стеклах достигается квантовый выход люминесценции не менее 0,8 при объемном содержании Nd³⁺ 3·10²⁰ 1/см³, являющийся максимальным для известных лазерных фосфатных стекол [1-4] при указанном уровне содержания активатора.

Нелинейный показатель преломления n₂ заявляемого состава стекла составляет n₂·=1,056·10^-13 см²/В², что существенно ниже чем у всех известных фосфатных лазерных стекол, близких к заявляемым по составу и назначению [1-4].

Введение в состав заявляемого фосфатного стекла Al₂O₃ и SiO₂ в указанных пропорциях сопровождается повышением химической стойкости и подавлением склонности к кристаллизации, что чрезвычайно важно для получения активных элементов больших размеров. Химическая стойкость заявляемых стекол находится на уровне потерь массы в воде 0,015 мг/см² сутки при температуре 50°С и ухудшалась вдвое для составов за границей заявляемой области. Исключение из состава заявляемого стекла SiO₂ и/или Al₂O₃ приводила к повышению кристаллизационной способности. Для заявляемой области составов было возможным устойчивое получение отливок размером до 600 мм.

Технологически задача изобретения решена выбором двухстадийной технологии варки стекла. Исходными сырьевыми материалами служили: ортофосфорная кислота H₃PO₄ и SiO₂ квалификации ОСЧ, оксид неодима Nd₂O₃ марки (Е), остальные реактивы квалификации ХЧ. На первой стадии происходит варка фритты в электрической печи шахтного типа в кварцевом сосуде объемом 4 литра с размешиванием расплава кварцевой мешалкой. На второй стадии проводится перевар полученной фритты в индукционной установке в платиновом тигле объемом 5 литров с перемешиванием расплава платиновой двухлопастной мешалкой и выработкой стекломассы в блок через донный патрубок. Температура варки фритты и стекла не превышает 1300°С, а в процессе варки стекла в индукционной установке производится барботаж стекломассы кислородом для уменьшения содержания группы ОН в стекле. Выработанные блоки сырьевого стекла отжигаются в электрических муфельных печах. Заявляемое нами соотношение компонентов обеспечивает столь низкую кристаллизационную способность стекла и устойчивые выработочные свойства, что стекло рекомендуемого состава может быть получено 1-й категории оптической однородности, бессвильности и пузырности при малых объемах тиглей (до 5 л) с коэффициентом использования стекломассы до 80%.

Заявляемые пределы изменения химического состава сохраняют полезные свойства стекла. Комбинация компонентов и их количественный состав подобраны экспериментально. Существенным для достижения поставленной цели оказалось как введение Al₂O₃ и ВаО, так и их сочетание с компонентами SiO₂ и B₂O₃. Именно предложенное соотношение компонентов позволило минимизировать склонность стекла к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами. При изменении состава стекла за пределами указанных концентраций совокупность оптических, лазерных и технологических характеристик стекла существенно снижается, чем и обоснованы значения общих пределов концентраций компонентов стекла. Рекомендуемый состав позволяет получать устойчивые, воспроизводимые показатели качества при использовании выбранной технологической схеме получения стекла.

Для стекла ЛНС значение сечения вынужденных переходов σ=3.8·10^-20 см². Оно находится на одном уровне с лучшими показателями для промышленных марок стекол данного типа [4] и превосходит указанный параметр для стекол-аналогов [1-3].

Квантовый выход люминесценции стекла ЛНС η=0.82, что при сопоставимых содержаниях активатора Nd является рекордно высоким. Его можно сравнить лишь с таковым параметром для промышленного стекла марки ГЛС22, но концентрация активатора стекла ГЛС22 значительно ниже (число ионов Nd³⁺ в 1 см³ стекла 2·10²⁰ см^-3, для заявляемого стекла - 3,074·10²⁰ см^-3) [4]. Среди стекол с более близкими концентрациями активаторов стекло ЛНС по данному показателю аналогов не имеет.

Совокупность спектрально-люминесцентных (лазерных) параметров стекла: высокое значение времени затухания люминесценции τ, сечения вынужденных лазерных переходов, большой квантовый выход люминесценции при узкой ширине полосы люминесценции свидетельствуют о том, что стекло ЛНС является наиболее перспективным материалом для использования в качестве оптических квантовых генераторов лазерных устройств с высокой и средней мощностью излучения.

Указанные выше преимущества заявляемого стекла дополняются его термооптическими характеристиками: минимальными из достигнутых до настоящего времени значениями нелинейного показателя преломления n₂ и низкими значениями температурного коэффициента изменения показателя преломления dn/dt (-6·10^-6 1/°С в интервале 20-40°С). Достигнутые значения n₂ и dn/dt позволяют минимизировать искажения световой волны при нагревании активного элемента в условиях высоких значений мощности излучения. Поэтому в заявляемом стекле могут быть увеличены предельные плотности потока энергии. Указанное преимущество особенно сильно проявляется в крупногабаритных установках, предназначенных для получения коротких и сверхкоротких импульсов с большой энергией при высокой плотности излучения, в которых определяющую роль играют нелинейные процессы, процессы самофокусировки.

Показатель поглощения a ₅₈₆ стекла ЛСН, пропорциональный концентрации активатора, характеризует высокую эффективность поглощения оптической накачки в заявляемом стекле. По концентрации активатора стекло из примера 1 относится к среднеконцентрированным лазерным стеклам, но в зависимости от условий работы активного элемента, его геометрии, параметров накачки, типа резонатора, пропускания выходного зеркала и иных конструктивных особенностей конкретного лазерного устройства - концентрация активатора может быть изменена на этапе синтеза стекла от 0,1 до 4,5 мас.%.

Значение коэффициента неактивного поглощения а ₁₀₅₃=0,00085 см^-1 заявляемого стекла является наименьшим среди известных лазерных фосфатных стекол (примеры 1-3) и является отображением высокого уровня чистоты исходных материалов и качества технологии, которая не вносит красящих примесей в процессе синтеза материала. Отсутствие включений платины в активных элементах, изготовленных из этого стекла, достигнуто благодаря использованию специально разработанного тигля и мешалки из дисперсионно-упрочненного материала с размерами, оптимальными для данного состава стекла, а технологический режим синтеза стекла проводится при минимально допустимых температурах и в минимальный временной интервал - оптимизированный для получения необходимых характеристик стекла.

Наиболее объективным методом контроля лучевой прочности оптических элементов является способ измерения порога разрушения поверхности лазерным пучком «методом искры» [6]. Проведенные по описанной в [6] методике измерения показали, что пороговая плотность энергии заявляемого стекла, приводящая к его разрушению, составляет 27±2 Дж/см², что соответствует пороговой плотности энергии для тестового образца оптического силикатного стекла марки К8.

Заявляемый материал, обладая рядом параметрических преимуществ, может стать основой для диверсификации промышленности и заменить целый ряд стекол в качестве активных элементов для лазерных устройств различного назначения.

Источники информации

1. EUROPEAN PATENT APPLICATION №0218135 A2, С03С 3/19, С03С 3/068, С03С 4/00, H01S 3/16 «Кремний и боросодержащее ультрафосфатное лазерное стекло с низким концентрационным тушением и улучшенной термостойкостью», Кук Ли М., Стоковски Стэнли, Заявитель Schott Glass Technologies Представитель Распер Джоаким. Дата публикации 15.04.87.

2. United States Patent №3979322 «Фосфатное стекло для лазерного использования», Н.Е.Алексеев, И.М.Бужинский, А.А.Изунев, Е.И.Корягина, В.Б.Кравченко, Ю.П.Рудницкий, В.П.Гапонцев, В.В.Цапкин. Дата публикации 7.09.1976.

3. United States Patent №5526369 H01S 3/17, С03С 3/16 «Фосфатное стекло, используемое в лазерах высокой энергии» Yuiko Т. Hayden, Stephen A. Payne, Joseph S. Hayden, John Н. Campbell, Mary Kay Aston, Melanie L. Elder. Заявитель Schott Glass Technologies Дата публикации 11.06.1996.

4. Проспекты-каталоги фирм «HOYA corporation», «SCHOTT optical glass Inc.», «Kigre Inc.», «Изюмский казенный приборостроительный завод», «ГОИ им. С.И.Вавилова», ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла».

5. Лазерные фосфатные стекла / Н.Е.Алексеев, В.П.Гапонцев, М.Е.Жаботинский и др. М.: Наука, 1980. С.352.

6. Термооптика твердотельных лазеров / А.В.Мезенов, Л.Н.Сомс, А.И.Степанов. Л.: «Машиностроение» Ленинградское отделение, 1986. С.199.

7. V.N.Sigaev, P.Pernice, A.Aronne, Е.Fanelli, S.V.Lotarev, E.V.Orlova, V.Califano, B.Champagnon, D.Vouagner. Influence of alumina addition on crystallization and texturing behavior of LaBGeO₅ glass. J. Non-Cryst. Solids, 2006, 352 (21-22) P.2123-2128.

Изобретение относится к области оптического материаловедения. Изобретение позволяет создать стекло с минимальным концентрационным тушением люминесценции (высоким квантовым выходом люминесценции) пониженным значением нелинейного показателя преломления, улучшенными термооптическими характеристиками и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами. Оптическое фосфатное стекло включает, в мас.%: P₂O₅ 55-65, ВаО 8-12, K₂O 10-15, SiO₂ 1-4, Al₂O₃ 5-10, B₂O₃ 2-6, Nd₂O₃ 0,1-4,5. Данное стекло обладает высокими значениями сечения вынужденных переходов (не менее чем σ=3.5·10^-20 см²) и времени затухания люминесценции, при этом имеет низкий показатель поглощения на длине волны излучения не более а₁₀₅₃=0.00094 см^-1. Технология получения заявляемого оптического фосфатного стекла осуществляется по двухстадийной технологической схеме. На первой стадии происходит варка фритты в электрической печи шахтного типа в кварцевом сосуде объемом 4 литра с размешиванием расплава кварцевой мешалкой. На второй стадии проводится перевар полученной фритты в индукционной установке в платиновом тигле объемом 5 литров с перемешиванием расплава платиновой двухлопастной мешалкой и выработкой стекломассы в блок через донный патрубок. 1 табл.

Оптическое фосфатное стекло, включающее Р₂О₅, K₂O, B₂O₃, Nd₂O₃, отличающееся тем, что в состав стекла дополнительно введены добавки SiO₂, ВаО и Al₂O₃ с целью минимизации концентрационного тушения люминесценции и увеличения квантового выхода, улучшения термооптических характеристик и снижения склонности к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
P₂O₅ 55-65 ВаО 8-12 K₂O 10-15 SiO₂ 1-4 Al₂O₃ 5-10 B₂O₃ 2-6 Nd₂O₃ 0,1-4,5