第一部分+++光学玻璃

null第一部分 光学玻璃第一部分 光学玻璃 *玻璃的结构模型 *光学玻璃的折射率 *光学玻璃的吸收 *红外光学玻璃 *激光玻璃 *光学纤维《光学玻璃》相关内容 光学玻璃的结构光学玻璃的性能光学玻璃的应用null*玻璃的结构模型，玻璃形成体，中间体，网络外体， *光学玻璃的折射率，阿贝数，色散，分子折射度，非 线性折射率 *玻璃紫外、可见、红外的吸收，吸收与成分的关系 *红外光学玻璃，非氧化物玻璃，紫外玻璃，激光玻璃，硼反常 光学玻璃部分相关 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 ：第二章 光学玻璃（上） 物理化学基础 第二章 光学玻璃（上） 物理化学基础 §2.1 玻璃结构 §2.2 光学玻璃的特性§2.1 玻璃结构§2.1 玻璃结构1. 玻璃的定义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质（无定形状态，存在突变温度，结构近程有序、远程无序） 2. 玻璃的通性： a.各向同性 结构、性能的各向同性 b.渐变性 从熔融状态到固体状态的性质变化是连续和可逆的 c.介稳性 比晶体具有较高的内能，在一定条件下可自动析晶（从能量角度二者的区分）。 §2.1 玻璃结构§2.1 玻璃结构3. 玻璃的组成 由多种元素或者化合物（氧化物，硫化物，硒化物）组成的复杂玻璃，其中以硅酸盐，磷酸盐和硼酸盐等氧化物玻璃及非氧化物玻璃为主。§2.1 玻璃结构§2.1 玻璃结构4.玻璃结构学说 *无规网络学说（1932年查哈里阿生） *晶子学说（1940年列别捷夫） *新的无规网络学说（孙观汉，阿本，塔拉索夫等人）1石英晶体结构，2熔石英玻璃无规则网络结构 3熔石英玻璃中的晶子结构， 4按照晶子无定形学说熔石英玻璃结构无规网络学说无规网络学说每个硅原子与周围四个氧原子组成硅氧四面体[SiO4],各四面体之间通过顶角互相连接。 玻璃中加入碱金属与碱土金属氧化物时，[SiO4]组成的网络被断裂，[SiO4]之间的空隙中均匀而无序地分布着碱金属与碱土金属离子。 纯氧化硼玻璃也可看成是由硼氧三角体[BO3]无序相连接组成的向两度空间发展的网络。 该模型在玻璃的各向同性，内部性质的均匀性与随成分改变时玻璃性质变化连续性等基本特征上得到反应，晶子学说晶子学说玻璃是由无数“晶子”组成的，（晶子不同于一般的微晶，是带有点阵变形的有序排列区域）。 晶子分散在无定形介质中，并且从晶子区到无定形区的过渡是逐步完成的，两者间并无明显的界限。 晶子学说揭示了玻璃的另一方面的结构特征，即微不均匀性及近程有序性。 有两个问题没有办法解决，第一对玻璃中“晶子”的大小与数量尚有异议。第二晶子的化学组成还没有得到合理的确定。 新的无规网络学说新的无规网络学说*强调离子电场强度与配位数对玻璃形成及其性质变化的影响，根据阳离子与氧离子建的单键力大小把氧化物分成三类： 1.能独立形成网络的玻璃生成体氧化物。 （单键强度大于334.94kJ/mol） 2.在一定条件能进入网络的中间体氧化物。 3.只能破裂网络的网络外体氧化物 （单键强度小于251.21kJ/ mol） *新的无规网络学说认为: 阳离子在玻璃无硅网络中所处的位置不是任意的，而是有一固定的配位关系。多面体的排列也有一定的规律，并且在玻璃中可能不止存在一种网络，因而也就承认了玻璃结构中近程有序和微不均匀性。因而可以认为玻璃是具有近程有序（晶子）区域的无定形物质，既无定形-晶子结构。 null网络形成体与中间体的单键强度null网络外体的单键强度§2.1 玻璃结构§2.1 玻璃结构* 单元系统氧化物玻璃结构 [SiO4]，[BO3], [PO4]，[GeO4] * 二元系统氧化物玻璃结构 a. SiO2-R2O (RO):[SiO4]间的一端连接断裂，R+或R2+位于四面体网络的空隙中 b. B2O3- R2O (RO)： [BO3]向[BO4]的转变 *多元系统氧化物玻璃结构 *非氧化物玻璃结构 熔石英玻璃熔石英玻璃* 由硅氧四面体[SiO4]的骨架组成，该四面体向三维方向发展组成网络结构决定了熔石英玻璃具有较高的软化温度，机械强度及较低的热膨胀系数。 单元系统氧化物玻璃结构玻璃态氧化硼玻璃态氧化硼 玻璃态氧化硼由硼氧三角体[BO3]的无序层状和链状结构组成，所以玻璃态的B2O3有较低的软化温度，化学稳定性和较高的热膨胀系数。 单元系统氧化物玻璃结构玻璃态五氧化二磷玻璃态五氧化二磷 玻璃态五氧化二磷由磷氧四面体[PO4]组成，但是四个键中有一个是双键，使四面体[PO4]产生变形，因而五氧化二磷玻璃的软化温度和化学稳定性较低。 单元系统氧化物玻璃结构B2O3- R2O (RO)B2O3- R2O (RO)玻璃态氧化硼中加入R2O (RO) ，导致玻璃分子体积、热膨胀系数及压缩系数下降，结构变得紧密 。氧化硼由层状结构的[BO3]向三度空间连接的[BO4]变化，玻璃结构会由层状向骨架结构变化 [BO4]带有负电，四面体之间不能直接连接，必须有一定数量不带电的[BO3]加以隔离，形成类似XY4的聚合体，隔离[BO4]的[BO3]数量可变，取决于阳离子R的离子半径大小 二元系统氧化物玻璃结构多元系统氧化物玻璃结构 多元系统氧化物玻璃结构 氧化物玻璃结构主要由三种氧化物组成: a.网络形成体，组成四面体结[SiO4],[GeO4],[PO4],[BO3] b.网络中间体，BeO,B2O3,Al2O3,Ga2O3,TiO2,ZnO,MgO, 中间体获得由碱金属或碱土金属氧化物所提供的游离氧时，能形成四面体进入网络。 c.网络外体，Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, CaO, SrO,BaO, In2O3, Y2O3, La2O3, ZrO2,HfO2, 给出游离氧，当游离氧不足时中间体作用相当于网络外体。几种常见的光学玻璃的结构模型几种常见的光学玻璃的结构模型Na2O-Al2O3-SiO2 Na2O(BaO)-B2O3-SiO2多元系统氧化物玻璃结构非氧化物玻璃结构非氧化物玻璃结构氟化物玻璃系统（超低损耗中红外光纤材料） 透红外与透紫外玻璃 化学稳定性差、机械性能差、易析晶 BeF2玻璃： 1.由[BeF4]四面体组成，顶角相连接，BeF2玻璃为典型的极性共价键物质。 2. BeF2玻璃中加入碱金属氟化物RF,玻璃结构趋向层状或链状，而加入较多量的碱土金属氟化物，能使玻璃不易析晶和分相。 非氧化物玻璃结构非氧化物玻璃结构 硫硒化合物玻璃 S∞ ,Se∞：链状无定形聚合物 As2S3, As2Se3, As2Te3：链状或层状结构，玻璃的熔化温度、软化温度、硬度很低，热膨胀系数高。 As2Se3(As2S3)玻璃结构As2Te3 (a) 及As2Te3-As2Se3玻璃结构§2.2 光学玻璃的特性§2.2 光学玻璃的特性1．光学玻璃区别于普通玻璃的主要特点： a.光学玻璃原料纯度要求高。 有害物质含量控制在100ppm以下，光吸收系数控制在10-2—10-5cm-1范围之内，从而保证了光通过玻璃之后的吸收损耗极小。 b.物理与化学性质上的高度均匀性。 §2.2 光学玻璃的特性§2.2 光学玻璃的特性2.光学玻璃的命名与化学成分 a.光学玻璃的折射率和阿贝（abbe）数 b.光学玻璃的分类 c. 光学玻璃的基本组成: 光学玻璃的折射率和阿贝（abbe）数光学玻璃的折射率和阿贝（abbe）数折射率： nD: 钠D线（589.3nm） nd : 钠光谱d线（587.6nm） 阿贝（abbe）数(平均色散系数)： nF: F线486.1nm, nC: C线656.3nm, nF-nC平均色散null 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2.2 光学玻璃中经常使用的一些元素特征谱线波长。光学玻璃中经常使用的一些元素特征谱线波长nullPgF代表蓝光区域光学玻璃的相对部分色散，PCs,PCt是红光至近红外区域的相对部分色散 Normal Line：以K7,F2玻璃的相对部分色散数据作Pxy-γD图作为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 线。其余玻璃偏离标准线的数值为ΔPxy 相对部分色散光学玻璃的分类光学玻璃的分类光学玻璃按照阿贝数的大小分为冕牌和火石玻璃两大类，大致分界线为γD=50。γD>50冕牌光学玻璃，γD<50火石光学玻璃 我国光学玻璃共有18个品种，141个品牌 K冕牌F火石Q轻Z重T特F氟P磷Ba钡La镧Ti钛。 各品种内的牌号以序号区分，原则上按照折射率由高向低排列。 国际上传统的光学玻璃命名法： F 火石，K 冕牌，B 硼 ，BA 钡 ，LA 镧 ，N 无铅 ，P 磷 ，S 重，L 轻 光学玻璃的品牌光学玻璃的品牌我国光学玻璃的品牌及牌号数光学玻璃的nd-γ图光学玻璃的nd-γ图我国光学玻璃的nd-γ图nullSCHOTT公司的Abbe图光学玻璃的基本组成光学玻璃的基本组成 冕牌K(crown): R2O-B2O3-SiO2(R代表碱金属)，硼硅酸盐与铝硅酸盐系统。 火石F(Flint): K2O-PbO-SiO2,因原料中含有氧化铅，所以称为火石玻璃 光学玻璃的基础系统光学玻璃的基础系统一些新品种的光学玻璃一些新品种的光学玻璃新品种光学玻璃nullUG ：Black and blue glasses, UV transmitting 透紫外的黑色与蓝色玻璃，即为紫外带通滤光片。 BG ：Blue, blue-green, and multiband glasses 蓝色，蓝绿色及多通带玻璃 VG ：Green glass 绿色玻璃 GG ：Nearly colorless to yellow glasses, IR transmitting 透红外的近似无色至黄色玻璃 OG ：Orange glasses, IR transmitting 透红外的橙色玻璃 RG ：Red and black glasses, IR transmitting(RG9,RG100) 透红外的红色至黑色玻璃 NG ：Neutral density glasses with uniform attenuation in the visible range 中性暗色玻璃（在一段光谱范围内透过率有较为均匀的损耗，即透 过率与波长无关） N-WG ：Colorless glasses with different cutoffs in the UV, transmitting in the visible range and the IR， 透可见与红外，吸收带在紫外的无色玻璃，“N-” 环保类型，没有使用铅与砷等成分。 KG ：Virtually colorless glasses with high transmission in the visible and absorption in the IR (heat protection filters)，红外吸收，可见光高透的无色玻璃。即为“短波通”滤光片有色玻璃基质玻璃，离子着色玻璃，胶体着色玻璃§2.2 光学玻璃的特性§2.2 光学玻璃的特性3．特种光学玻璃 a.红外光学玻璃：耐高温红外玻璃（光学熔石英，高硅氧玻璃等），高折射率中红外透镜玻璃（硫化砷玻璃），红外滤光片，红外窗口材料（氟磷酸盐玻璃，锑酸盐及碲酸盐玻璃）。 b.高功率激光玻璃：（大尺寸高光学质量），包括含钕硅酸盐玻璃，含钕磷酸盐玻璃和钕氟磷酸盐玻璃，要求激光效率高，非线性折射率低。 c.光学纤维：玻璃光纤 d.其它光学功能玻璃材料，包括电光，磁光，声光玻璃材料。 光学纤维光学纤维在信息领域，信息的探测、传输、存储、显示、运算等作用的载体由电子（微电子信息材料）发展到电子与光子（光电子信息材料），并有望向光子（光子信息材料）技术领域发展。 光学纤维主要用于信息获取、信息传输、信息放大等领域。玻璃纤维中能以波导结构传输光者为光学纤维。 用于光通讯的光学纤维要求特别良好的透光率（低损耗），长距离传输后仍能识别信号（低色散）。 包括通讯光纤、光纤放大器、光纤光栅材料、光纤传感器等多种形式的光纤材料。光纤的制造与结构分类光纤的制造与结构分类光纤的制造：预制棒的制造、拉丝与涂覆、成缆。 nullMCVD光纤用石英玻璃的制备方法 国内光纤业大多采用MCVD制作多膜光纤，在石英管中加氧气及高纯度的卤化物，加热长成多层折射率不同的玻璃玻璃再收缩变成实心棒，即为预型体，用此法很容易控制预型体的形状及大小，预型体成形后，先作量测，再移到石墨炉中加热抽丝成为光纤.整个流程技术复杂，同时要求高效,高速,高稳定性.这对生产自动化系统提出了很高的要求. 光纤的拉制光纤的拉制光纤的结构着色层芯层5m包层　125m内涂层外涂层光纤的结构null第三章 光学玻璃（中） 物理化学性质 第三章 光学玻璃（中） 物理化学性质 §3.1玻璃的折射率和色散 §3.1外场作用下玻璃的光学常数的变化 §3.1玻璃的光吸收与光散射 §3.1 玻璃的折射率和色散§3.1 玻璃的折射率和色散1. 玻璃折射率和成分之间的关系 玻璃的折射率由：分子体积（VM）与分子折射度所决 定。应该把玻璃成分对折射率的影响看作对分子体积分子折射度两方面影响的总和 分子体积分子体积玻璃的分子体积标志着结构紧密程度。 它决定于结构网络的体积以及网络外空隙的的填充程度。 上述两种因素都和组成玻璃多种阳离子半径的大小有关。 对原子价相同的的氧化物来说，其阳离子半径越大，玻璃分子体积就越大（对网络内离子是增加网络体积，对网络外离子是扩张了网络）。 分子折射度分子折射度玻璃的分子折射度是各组成离子极化程度的总和。 阳离子极化率（电子位移极化）决定于离子半径及其外电子层的结构。原子价相同的阳离子其半径越大（原子核对外层电子吸引力越弱）则离子极化率越高。 离子极化率还受其周围离子极化的影响，氧离子与阳离子间键力随阳离子半径的增加而减弱。所以当阳离子半径增加时不仅其本身极化率上升也提高了氧离子的极化率，因而促使玻璃分子折射度迅速上升。 玻璃折射率和成分之间的关系玻璃折射率和成分之间的关系由于当原子价相同的阳离子半径增加时分子体积与分子折射度同时上升，前者降低玻璃的折射率，而后者使之增加，故玻璃折射率与离子半径的大小之间不存在直线关系。 离子半径小的氧化物对降低分子体积起主要作用，而离子半径大的氧化物对提高极化率起主要作用。因而这些玻璃都具有较大的折射率 离子半径居中的氧化物如Na2O,MgO,Al2O3,ZrO2等在周期表的同族元素氧化物中具有较低的折射率。null不同阳离子对玻璃折射率的变化3.1.玻璃的折射率和色散3.1.玻璃的折射率和色散2玻璃的色散 在共振吸收带附近玻璃的折射率有剧烈的变化，在共振区域，玻璃折射率与入射光的频率的关系如下：其中，N:单位体积内振动核心的数目，ωk:第k种电子的本征振动频率，fk:具有频率ωk的电子数（振子力） null2玻璃的色散玻璃的色散玻璃的色散 在可见光区域玻璃的色散曲线主要决定于紫外区域电子跃迁的本征吸收和红外区域玻璃结构网络振动的共振吸收，以下式表达： 其中ω1和ω2为紫外和红外共振吸收频率，f1和f2为共振吸收有关的振子力。能够使用拟合计算的方法求得玻璃的ω1ω2f1f2数值。 null一种媒质的全部色散曲线 nullSellmeier色散公式 Cauthy色散公式§3.2 外场作用下玻璃的 光学常数的变化 §3.2 外场作用下玻璃的 光学常数的变化 光学玻璃折射率的变化可以表达为： 其中ρ与γ分别代表玻璃的密度和极化率，所以玻璃折射率的变化可以归结为密度和极化率的变化，但不同的作用场对两者的影响程度是不同的。1.玻璃的折射率温度系数1.玻璃的折射率温度系数对以上的公式进行温度的微分，可以得到： 式中β为折射率温度系数，α为热膨胀系数 折射率温度系数β折射率温度系数β当温度上升时: 由于玻璃的热膨胀使密度减小 ρ ↓ 由于电子跃迁的本征频率随温度上升而下降，紫外吸收极限移向长波方向，导致极化率的上升 γ ↑ β值是正是负，决定于这两种效应的总和 极大多数光学玻璃在室温以上，其折射率温度系数为正值，但在低温（-100℃左右）都出现极小值，在更低温度时，折射率温度系数为负值。 折射率的温度系数与玻璃成分的关系折射率的温度系数与玻璃成分的关系折射率的温度系数与玻璃成分及结构密切相关: 玻璃态氧化硼与氧化磷由于层状结构，其热膨胀系数较大（α～150×10-7），故折射率温度系数为负值。 熔石英由于热膨胀系数较小（α～5×10-7），故β值为正值。 一般光学玻璃的α值变化不大（60-80），故其β值主要决定于紫外吸收极限。 在室温β值为负值的玻璃大约是以下三类： A.含有大量碱金属氧化物的硅酸盐和硼酸盐玻璃，主要由于α值较大。 B.部分磷酸盐玻璃。 C.含氟的硅酸盐和磷酸盐玻璃，后两类由于紫外吸收极限波长较小。null光学玻璃的折射率随温度的变化2 玻璃的光弹系数2 玻璃的光弹系数光弹系数是表示物质的折射率与应变的关系，由于受静力或声光作用下的伸缩力等，在应力场中材料因弹性应变引起的折射率变化可以表示为： 其中pij为光弹系数，εj为弹性应变。光弹系数pij光弹系数pij玻璃的光弹系数可以由两个部分组成： pd为在有应变的情况下，不考虑极化率的变化，由于密度的变化引起的折射率改变。而pa是由于应变引起极化率的变化。 此为玻璃折射率的变化与光弹系数之间的关系 玻璃的成分与光弹系数的关系玻璃的成分与光弹系数的关系不同成分的玻璃的p11值变化较大，它与玻璃中离子的极化率总和γ成正比 p12改变较小，波动于0.20-0.25之间。 （p11-p12）值决定于玻璃中氧离子克分子数ΣO=,随ΣO=值上升而增高，说明在应变情况下阴离子容易变形而形成极化率的各向异性。 3.玻璃的非线性折射率 3.玻璃的非线性折射率 在强电场和强光（电磁场）作用下玻璃的折射率发生变化，这种依赖于电场强度的折射率称为非线性折射率n2: 其中E为电场强度（伏/米），I为光束强度，n2为非线性折射率。 在强电场中折射率的改变同样是由于电场对玻璃密度和极化率的影响所致 电致伸缩引起的非线性折射率电致伸缩引起的非线性折射率强高频电场和强光作用于玻璃产生的布里渊散射都会引起电致伸缩，由此产生密度的变化，由电致伸缩引起的非线性折射率可以表达为：(E为玻璃的杨氏模量，μ为泊松比) 玻璃的 与玻璃的光弹系数相关： 极化引起的非线性折射率极化引起的非线性折射率强电场作用下引起玻璃极化率的改变，主要由于玻璃中各种离子的非线性极化所致，即围绕原子核平均位置的电子轨道的非线性畸变： 极化引起的非线性折射率极化引起的非线性折射率可见光区域的线性折射率主要依赖于紫外吸收的本征频率，所以非线性折射率n2(E)可以理解为随着电场强度的增加，决定玻璃色散曲线的紫外本征频率产生的斯塔克位移，移向长波使折射率增加。 线性折射率n0与ω1(1/λs)成反比，那么非线性折射率n2(E)应与紫外本征频率ω21(1/λ2s)成反比。玻璃非线性折射率的经验公式玻璃非线性折射率的经验公式对于氧化物玻璃，氟磷酸盐和氟化物玻璃，可由以下经验公式描述： (氧化物玻璃) （氟磷酸盐和氟化物玻璃） 式中λs的单位用厘米表示，n2(E)为线偏振条件下波长为1微米处的非线性折射率 null玻璃的非线性折射率与紫外本征吸收波长的关系光学非线性玻璃光学非线性玻璃近二十年来，人们对具有光学非线性效应的光学玻璃非常感兴趣，包括两类玻璃： 均质玻璃 含有过渡金属，重金属的高折射率玻璃，（含铅，锆，钛等氧化物玻璃） 离子极化率较高，在强电场作用下，容易产生大的电子轨道畸变。 半导体微晶颜色玻璃 含硫化镉，硒化镉以及他们的固熔体微晶玻璃 有非常陡的紫外吸收限。 随着后期热处理温度，时间的改变，其吸收限会随之改变， 微晶中存在的量子定域效应，该类玻璃中存在非常大的光学非线性极化率与快速的响应时间。 §3.3 玻璃的光吸收与光散射 §3.3 玻璃的光吸收与光散射 玻璃的光吸收包括：由于玻璃基质的电子跃迁和网络振动引起的紫外和红外特征吸收；由于杂质（过渡元素和稀土元素离子以及OH-）引起的选择吸收。 玻璃的光散射包括宏观的丁达尔散射，密散射；微观的瑞利散射，赫拉曼散射。1.光吸收与光散射的定义 1.光吸收与光散射的定义 透过率 光密度 吸收系数（厘米-1） 吸收分贝数（分贝/公里） 消光系数（l/mol*m） 其中I0为入射光强度，I为出射光强度，l为样品厚度，C为着色剂浓度。使用分光光度计进行测量 1.光吸收与光散射的定义1.光吸收与光散射的定义散射光与入射光的亮度之间的关系为： 其中Bφ及B0为散射光与入射光的亮度，E为入射光的强度，l与lφ为垂直于散射面的光程与散射方向的光程，ρφ为在角度为φ处的散射系数,它决定散射角度，波长和入射光的电向量。 散射损耗系数σ 散射损耗系数σ 通过无吸收的介质，入射光由于散射而使光强减弱，可用下式表示： 其中σ为散射损耗系数，若入射光是非偏振的，而散射质点很小（瑞利散射），则 : 光散射的测量光散射的测量对光散射，主要测量散射系数ρφ，一般用分光光度计得到不同波长的单色光，照射在圆柱形玻璃样品上，出射光进入光陷阱，用光接受器探测在入射光垂直和其它方向的散射光的强度。 2．玻璃的紫外吸收限 2．玻璃的紫外吸收限 玻璃的紫外吸收限定义： 玻璃在紫外区域里有一个吸收系数迅速增长的吸收极限，这是由于电子跃迁所引起的。对于离子键的晶体，紫外吸收是电子自满带激发到导带，伴随着产生光电导，吸收极限的波长决定禁带宽度，吸收光谱是连续的。在低温下，在连续带前出现一系列吸收峰，并不伴有光电导，称为激子光谱，光子能量小于禁带宽度。 玻璃的紫外吸收限来源玻璃的紫外吸收限来源无机玻璃为极性共价键物质， 用离子键晶体模型考虑，以SiO2为例，紫外吸收是由于电子由阴离子O=激发至阳离子Si4+ 考虑共价键因素。从分子轨道模型考虑，即电子从Si-O成键能级跃迁到Si-O的反键能级 因为玻璃中尚有少量非桥氧的存在，因此电子首先从非桥氧O=激发，当玻璃中引入碱金属氧化物R2O后，能带的能量下降，电子由非桥氧至碱金属离子的跃迁。玻璃的成分越复杂，杂质能级越多，所以从理论上分析计算多组分的玻璃紫外外吸收是困难的 null玻璃的能级玻璃的紫外吸收限与成分的关系玻璃的紫外吸收限与成分的关系玻璃的紫外吸收决定于构成玻璃结构网络的化学键的强度，玻璃生成体氧化物以SiO2的λ0（本征吸收波长）最小，次之为P2O5,B2O3及GeO2。 在玻璃中引入R+R2+离子后，由于桥氧键断裂而形成非桥氧，λ0随引入量的增加而上升，中间体氧化物的引入，因为能使断裂的硅氧键连接起来，因而能够降低λ0值。 具有高极化率的阳离子（Pb2+,Bi3+,Tl+）引入，使λ0明显上升，极化率小的阴离子（F-）能够降低λ0数值。 紫外本征吸收波长紫外本征吸收波长用紫外和真空紫外分光光度计可以测量玻璃的紫外透过曲线，紫外透过依赖于样品的厚度和包含的杂质，玻璃愈薄，测得的紫外透过波长越小。利用样品厚度与紫外吸收波长的关系，外推至厚度为0时的吸收波长即为紫外本征吸收波长。3． 玻璃的红外吸收 3． 玻璃的红外吸收 玻璃基质的红外吸收主要由玻璃结构网络的振动所致，由于吸收的振子力很大，所以一般氧化物玻璃样品只能透过到5-6微米 硅酸盐玻璃的红外透过极限为4-5微米，在2.7微米附近有明显的吸收带，这吸收带决定于玻璃中所溶解的结合水中O-H键的振动 玻璃中结合水的多少与碱金属氧化物含量有关。重冕，超重冕，重火石玻璃中少含或不含碱金属氧化物，故红外透过较宽。null几种玻璃的红外透过曲线透红外光学玻璃透红外光学玻璃光学玻璃要在红外区域有较宽的透过率，需要使用非硅酸盐和非氧化物玻璃系统 4． 玻璃中杂质的光吸收4． 玻璃中杂质的光吸收 一般玻璃在可见，近紫外和近红外区域（0.3-2微米）的光吸收主要是杂质离子（过渡元素或稀土元素）引起的。 稀土离子的吸收带很窄且吸收系数也较小，稀土离子的吸收带常出现在镧系光学玻璃中。过渡元素离子的吸收带宽而强，如Fe,Cu,Cr,Mn,Co,Ni等。 有些玻璃在铂坩埚中熔炼，引起铂对玻璃的沾污，也会形成玻璃的杂质吸收现象。 5． 玻璃的光散射5． 玻璃的光散射 宏观的丁达尔和密散射：由于玻璃中的气泡，结石，条纹与严重的物理不均匀性引起的散射 瑞利散射（分子散射）：对高度均匀的光学玻璃，当散射颗粒γ＜λ/10时，分子散射的特点为： (1)散射光的强度I与入射光波长的关系为I∝1/λ4 (2)散射光是偏振的，与入射光垂直方向的散射光是全偏振 (3)散射光强度与角度有关，Iθ=I90º(1+cosθ)2,光学玻璃的散射系数已经较详细地测出，可以方便地在手册中查阅。 第四章 光学玻璃（下） 光学玻璃系统第四章 光学玻璃（下） 光学玻璃系统§4.1 冕类光学玻璃 §4.2 火石类光学玻璃 §4.3 新品种光学玻璃 §4.4 特种光学玻璃 *紫外光学玻璃 *红外光学玻璃 *激光玻璃 第四章 光学玻璃（下） 光学玻璃系统 第四章 光学玻璃（下） 光学玻璃系统 硅酸盐玻璃系统包括了光学玻璃中的大部分品种，其中： 冕牌，钡冕：含碱硼硅酸盐系统 轻冕： 铝硼硅酸盐系统 重冕，钡火石：无碱硼硅酸盐，铝硼硅酸盐系统 火石： 铅硅酸盐系统 锌冕，含氟的轻冕玻璃：以硅酸盐系统为主 硼反常硼反常硼反常的定义： 如果在硅酸盐玻璃中逐渐增加氧化硼的含量，其性质变化曲线往往会出现极大或极小值，称为“硼反常”，合理地应用这一反常现象可以改善玻璃的某些物理化学性质，制得化学稳定性好，热膨胀系数小，折射率高而色散小的玻璃。硼反常现象起源硼反常现象起源硼反常现象可以解释为玻璃中硼离子配位数的变化所引起，在Na2O-B2O3-SiO2系统中以B2O3代替SiO2后，原先在结构网中因R2O加入而断裂的硅氧四面体被接连成硅氧与硼氧统一结构网，此时原来由单键接连的氧离子现在被硼与硅双键所固定。 由于硼氧四面体体积[BO4]比硅氧四面体[SiO4]小,所以当Na2O/B2O3＞1时玻璃结构网的紧密度与强度皆上升，表现在密度，折射率，硬度，弹性系数，化学稳定性的上升，以及热膨胀系数的下降上。 继续以B2O3代替SiO2到Na2O/B2O3＜1时，由于Na2O的不足，使四面体[BO4]分裂而形成三角体，在玻璃中开始出现两种不同的结构组元，即四面体硼硅酸盐区及三角体富氧化硼区，由于玻璃态B2O3成层状或连状结构，其强度很低，因而上述性质向相反方向转变，在性质变化曲线中变呈现极大或低小值。 极大值与极小值往往出现于Na2O /B2O3 =1处，所以硼反常现像是由于B3+配位数的变化而引起玻璃内部结构骨架变化的反应。硼反常现象硼反常现象null硼反常null硼反常§4.1 冕类光学玻璃 §4.1 冕类光学玻璃 1.轻冕玻璃（QK） 特点： 折射率，色散小，热膨胀系数较低（33-35×10-7/℃） 成分：碱铝硼硅酸盐系统，玻璃中含有较多的氧化硼，有时为了降低折射率，引进氟离子以代替部分氧离子 用途：由于玻璃的热膨胀系数较小，被广泛应用于大型天文反射镜玻璃材料，以及用于制造需要高度热稳定性的光学零件。§4.1 冕类光学玻璃§4.1 冕类光学玻璃2.冕牌玻璃（K） 特点：折射率较QK高，阿贝数较QK低。 成分：基础系统为碱硼硅酸盐系统及碱铝硼硅酸盐系统，组成冕牌玻璃的氧化物较多，要考虑硼的不同配位状态，使玻璃的光学性质及物理性质发生变化，冕牌玻璃中使用量最大的牌号是K9,按分子比约为： 15(K2O+Na2O)⋅10B2O3⋅75SiO2, (K2O+Na2O)/B2O3～1.5 §4.1 冕类光学玻璃§4.1 冕类光学玻璃3.重冕玻璃（ZK） 特点：折射率高，色散小，阿贝数大，在nd～γ图中占据的区域并不大，但对光学系统设计非常重要。 成分：为无碱硼硅酸盐系统。RO-B2O3-SiO2是重冕玻璃的基础系统，RO主要是BaO,§4.1 冕类光学玻璃§4.1 冕类光学玻璃4.钡冕玻璃（BaK） *特点：光学性质介于冕与重冕玻璃之间 *成分：化学成分也介于冕与重冕之间，属于R2O(Na2O-K2O)- BaO (ZnO- CaO)-B2O3-SiO2系统 §4.2火石类光学玻璃 §4.2火石类光学玻璃   火石玻璃是铅硅酸盐玻璃，在nd～γ图中占据了很大的区域，折射率和阿贝数变化范围很大。火石玻璃光学常数的特点是阿贝数小，色散大，折射率变化范围大。 火石类玻璃按照化学组成可以分为两类：以R2O-PbO-SiO2系统为主的不含BaO的火石玻璃（KF,QF,F,ZF），以R2O-BaO-PbO-SiO2为主的钡火石玻璃（BaF,ZBaF）§4.2火石类光学玻璃§4.2火石类光学玻璃1.轻火石、火石、重火石玻璃（QF,F,ZF） 成分：以K2O(Na2O)-PbO-SiO2系统为基础，光学常数变化主要取决于PbO的含量，随着PbO的增加，玻璃折射率增加，阿贝数下降。为减少色散，在火石玻璃中也引入少量的B2O3。 §4.2火石类光学玻璃§4.2火石类光学玻璃2.含钛铅火石玻璃 Na2O-TiO2-SiO2系统玻璃的光学性质与Na2O-PbO-SiO2系统非常相似，在铅火石玻璃中引入部分TiO2代替PbO是合理的，与不含TiO2的玻璃相比，热膨胀系数有所下降，化学稳定性也得到改善，但是鉴于TiO2的色散较大，可引入部分的BaO,B2O3以减少玻璃的色散。 3.冕火石玻璃 玻璃的光学常数介于轻冕及轻火石之间，化学组成也在二者之间。 §4.2火石类光学玻璃§4.2火石类光学玻璃4.钡火石玻璃及重钡火石玻璃 钡火石玻璃及重钡火石玻璃的折射率及阿贝数变化范围很大，在nd～γ图中占据了很大的区域，玻璃成分介于钡冕，重冕，轻火石，火石，重火石之间，光学常数接近钡冕及重冕的玻璃。 §4.3新品种光学玻璃§4.3新品种光学玻璃按光学系统设计的不同要求，可分为以下三类： 为扩大折射率差值而发展的超高折射率及特低折射率玻璃。 为扩大阿贝数差值而发展的低色散、高折射率低色散与低折射率高色散玻璃。 为消除二级光谱而发展的特殊相对部分色散光学玻璃。 §4.3新品种光学玻璃§4.3新品种光学玻璃1.特高折射率光学玻璃 *折射率在1.9以上的重火石玻璃，为超重火石或特重火石玻璃。 *除了必要的玻璃生成体氧化物外，加入玻璃中的主要氧化物为PbO,Bi2O3,TiO2,Ta2O3等 *根据已有的经验，在以下的玻璃成分范围内可以获得稳定的，折射率大约在2.0左右的实用玻璃（SiO2 5%,B2O3 10%,PbO 75%,Bi2O3 10%,重量百分比） *以TeO2为玻璃生成体的碲酸盐玻璃最近得到较多的发展，TeO2本身不形成玻璃，加入其它氧化物以后，能够在很广的成分范围内形成玻璃。碲酸盐玻璃具有特高折射率的优点，但在可见光区的透过截止波长较长，反射损耗也较大，玻璃的热膨胀系数较大，硬度较低。 §4.3新品种光学玻璃§4.3新品种光学玻璃2.高折射率低色散光学玻璃 *指的是镧冕、镧火石及重镧火石玻璃（LaK, LaF, ZLaF），也称稀土光学玻璃 *一般都以硼酸盐玻璃作为玻璃的基础，加上La2O3, ThO2,ZrO2,Ta2O5等氧化物 3低折射率高色散光学玻璃(钛火石玻璃) *为了增加色散，这类玻璃中都含有PbO,尤其是含有TiO2，就化学成分而言，是含氟的钛硅酸盐玻璃，是在NaF-(KF)-TiO2-SiO2系统基础上发展起来的。 §4.3新品种光学玻璃§4.3新品种光学玻璃4 低色散光学玻璃（磷冕玻璃和氟冕玻璃） *低色散光学玻璃主要以磷酸盐玻璃为基础的，包括磷冕玻璃（PK）和氟冕玻璃（FK），与一般的硼硅酸盐冕牌玻璃相比，除阿贝数较大以外，还具有特殊的相对部分色散，短波方向的相对部分色散比一般冕牌玻璃大，可作为消除二级光谱的特殊色散光学玻璃。 *磷冕玻璃的成分一般是以P2O5,B2O3,Al2O3为主的 *缺点主要是化学稳定性较差，使用时必须真空喷涂氧化铝等保护膜，以防止潮解。 *氟磷玻璃指同时含有氟化物和磷酸盐的玻璃，就光学性质而言，氟磷玻璃具有较小的色散及大的阿贝数，分别属于磷冕和氟冕玻璃。氟磷玻璃除了具有特殊的光学常数以外，还具有特殊的相对部分色散性能。 §4.3新品种光学玻璃§4.3新品种光学玻璃5特低折射率光学玻璃（氟化物玻璃） *特低折射率玻璃指折射率小于1.40，阿贝数在85以上的玻璃，特低折射率玻璃成分属氟化物系统，是一种以BeF2为基础的玻璃。 §4.4特种光学玻璃 1.紫外光学玻璃§4.4特种光学玻璃 1.紫外光学玻璃光刻技术为了获得更小尺度的精细结构，需要突破光学曝光衍射极限，减小曝光机的波长。 光源波长：R=kλ/(NA), k是标志工艺水平的参数 可见光、UV(i-line 365nm, 0.35 μm ,h-line 405nm, g-line 436nm, mercury lamp)、DUV(KrF-248nm 0.13μm, ArF-193nm 0.08 μm, F2-157nm 50-70nm, excimer laser) 、EUV(soft x-ray, 11-14nm) 色码(color code)参量λ80/λ5 表示玻璃的透过率（包括反射损耗）达到0.8与0.05时对应的波长（玻璃的厚度为10mm） null1.i线紫外光学玻璃：FK5HT, LLF1HT和LF5HHT 2.光学石英：180-2500nm高透过率 3. CaF2晶体null紫外石英玻璃：控制成分中Fe3+含量 红外石英玻璃：控制成分中OH-含量nullCaF2晶体：在200nm以下高透，λ80/λ5值可以达到14/12 §4.4特种光学玻璃 2.红外光学玻璃§4.4特种光学玻璃 2.红外光学玻璃玻璃在2-50μm红外光谱区域的吸收，由于玻璃结构中各化学键的振动和转动所引起的，还包括了玻璃中吸收的气体分子如：H2O, CO2, O2等吸收光谱。 影响红外吸收的因素主要是：玻璃的组分和玻璃中的杂质。组分的影响组分的影响离子键双原子晶体的晶格振动： 其中 ω0：吸收带频率，M,m:阳、阴离子的质量， β=f(a,c):力常数，c:弹性模数 由以上公式可以看出：阴阳离子的质量越大，离子间的吸引力越小，则离子晶体的吸收带频率就越小，红外透过波长越远。选择红外玻璃系统的依据选择红外玻璃系统的依据选择较小化学键强度的玻璃形成体氧化物： B-O>P-O>Si-O>Ge-O>Al-O>As-O 化学键强度越小，离子间吸引力越小，红外透过波长越长，铝酸盐和砷酸盐生成的系统有毒，选择硅酸盐，锗酸盐和碲酸盐作为红外玻璃的基础系统。 玻璃的网络外体氧化物选择原子序数大的重金属氧化物（BaO,PbO,Bi2O3） 如要进一步扩大红外透过范围，需要提高阴离子的质量，选择比氧离子质量大的阴离子，非氧化物红外玻璃（硫化物，硒化物等）杂质的影响杂质的影响玻璃在熔制的过程中，会溶解吸收大量的气体，以化学结合状态溶解于玻璃中，对玻璃红外光谱产生重要的影响。 气体的排除气体的排除水汽是玻璃中气体的主要组分，它是以结合状的[OH]-1离子团的形式存在于玻璃中。 水在玻璃中的溶解和从玻璃中排除的过程是可逆的，方向取决于在一定的温度下，玻璃中水的实际浓度与气相中水蒸气分压的比例关系。 只有在真空或很干燥的气氛里（PH2O<1mmHg）才能达到水从玻璃中充分排除。 在玻璃成分中加入某种添加剂，能促使熔融玻璃结构中氢氧根键的断裂，形成气体，以气泡的形式排除，如添加氟化物的作用等。几种主要的红外光学玻璃几种主要的红外光学玻璃光学石英玻璃 铝酸钙玻璃 钡钛硅酸盐玻璃 高硅氧玻璃 碲酸盐玻璃 含MnO2-CrO2及Se-CdS着色的红外光学玻璃 非氧化物玻璃 光学石英玻璃光学石英玻璃光学石英玻璃具有优良的光谱特性，在200-4700nm光谱范围内高度透明，即透过红外光线，又透过紫外光线，同时可见光区的透过性能又很好。 由于生产工艺的不同，导致各种波长透过率不同，如果玻璃中含有[OH]-1，在2.75μm处有吸收峰，为了减少羟基，可以用无氢火焰、气相沉积法制备无羟基的石英玻璃。 紫外的透过率与石英玻璃中的杂质，特别是铁的含量有关，低铁石英玻璃可作透紫外石英玻璃。 null 光学石英玻璃的光谱特性光学石英玻璃的折射率和色散光学石英玻璃的折射率和色散 碲酸盐玻璃碲酸盐玻璃TeO2在一般情况下，[TeO6]八面体是共边连接，不能单独形成玻璃，但当加入其他氧化物时，即可形成具有[TeO4]的碲酸盐玻璃。 BaO-TeO2, BaO-ZnO-TeO2, PbO-TeO2系统玻璃红外透过波段不小于6μm,折射率高，化学稳定性较差，热膨胀系数较高，可以作截止可见与近红外光而能透过2.5-3.5 μm红外滤光片材料，在武器的夜视系统中起重要作用。 碲酸盐玻璃碲酸盐玻璃 非氧化物玻璃非氧化物玻璃目前发展的非氧化物玻璃是硫属化合物玻璃：硫化物，硒化物，锑，铋，磷和铊的无氧熔融物。 硫基玻璃长波截止10μm,硒基和碲基玻璃长波截止分别为20μm和30 μm。由于氧化物玻璃的吸收范围在8-20 μm，所以要尽量杜绝氧化物杂质的引入。 硫属化合物玻璃具有高折射率（Nd=2.1-3.8），低软化点（170-500 ﾟC ）和高线膨胀系数(α·106=10-35ﾟC-1)null硫属化合物玻璃的光谱曲线硫属化合物玻璃的光谱曲线 组成为92%Se，8%As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)§4.4特种光学玻璃 2.激光玻璃§4.4特种光学玻璃 2.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。null磷酸盐玻璃掺Nd 3+激光工作介质激光玻璃概述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。稀土(rare earth)元素原子的电子层结构和光谱性质 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) 对于4f电子而言：n=4, l=0,1,2,3，m=0, ±1, ±2，±3，ms =±1/2。 2s+1LJ L=∑m S=∑ms J=L±SnullNd3+ ：4f46S2 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。 nullnull钕玻璃中钕离子的能级图钕玻璃中钕离子的能级图钕离子吸收了氙灯发出的光，从能级1跳到能级2，能级2的寿命比能级3短很多，粒子就能在亚稳态3上积累起来，在能级3和4之间形成粒子束反转，能级4是空的，当有光子引发时，就能产生3对4的受激辐射跃迁。 124F3/2→4I9/2，4F3/2→4I11/2，4F3/2→4I13/2 激光器对激光玻璃的要求激光器对激光玻璃的要求激活离子的发光机构中必须有亚稳态，形成三能级或四能级机构，亚稳态有较长的寿命，使离子易于积累，达到反转。四能级优于三能级，终态能级与基态能级之间的能量间隔大于1000cm-1,Nd3+离子是目前最佳的激活离子，为四能级机构，间距达1950cm-1 有适当的光谱性质，包括激发光源的辐射光谱内有宽而多的吸收带，高的吸收系数。荧光光谱谱带少而窄，使输出能量不致分散。荧光的量子效率高，内部损耗小。 基质玻璃有良好的透明度（可见和近红外），对激光波长的吸收低。基质玻璃中不含过渡金属氧化物。 良好的光学均匀性，热光稳定性，良好的物理化学性能，如失透倾向小，化学稳定性高钕玻璃基质成分 硅酸盐系统玻璃钕玻璃基质成分 硅酸盐系统玻璃硅酸盐系统玻璃 较长的荧光寿命，较高的量子效率，失透倾向小，化学稳定性好，机械强度高，工艺简单成熟，较易获得光学均匀性高的大尺寸玻璃，用于高能输出和高功率输出的激光器，适用广泛。 组成范围： SiO2 65-80%, R2O3(B2O3,Al2O3) 0-5% RO(CaO,BaO) 5-10%, R2O(Na2O, K2O) 10-20% 钕玻璃基质成分 硼硅酸盐系统玻璃钕玻璃基质成分 硼硅酸盐系统玻璃荧光寿命较短，量子效率低 Nd3+在硼玻璃中吸收系数较高，易获得较低的阈值能量。 利用硼反常现象，通过调整成分，能够有效地对玻璃的τ和η进行调控 BaO-B2O3-SiO2, BaO-La2O3-B2O3, Li2O-CaO-B2O3 钕玻璃基质成分 磷酸盐与氟磷酸盐系统玻璃钕玻璃基质成分 磷酸盐与氟磷酸盐系统玻璃磷酸盐玻璃荧光寿命较短，荧光谱线较窄，Nd3+在磷酸盐玻璃中的红外吸收较强，有利于光泵能量的利用。适用于连续使用和重复频率工作，玻璃的热光系数很小。 主要成分为BaO-P2O5系统，引入半径较大的碱土金属离子能增强Nd3+的荧光寿命，提高荧光强度。钕玻璃基质成分 磷酸盐系统玻璃钕玻璃基质成分 磷酸盐系统玻璃以下为几种磷酸盐玻璃的基质成分激光玻璃的光谱性质激光玻璃的光谱性质根据速率方程，激光器在脉冲稳态工作状态下光泵阈值能量和振荡能量公式： 其中，Ep0为光泵辐射阈值能量，Ep为光泵辐射能量，E为振荡输出能量，Δγp,Δγt为激光带和荧光带的宽度，Kp为激光玻璃对λp波长的吸收系数，τ为荧光寿命，η为荧光量子效率，η1为从激发态转变为亚稳态的工作效率，σ=2/a是光在工作物质中来回一次的损耗，a为振荡波长上的非激活损耗系数，R为输出腔片的反射率。荧光量子效率，荧光寿命对激光性能的影响荧光量子效率，荧光寿命对激光性能的影响从以上的公式可以看出，必须使Ep0尽可能小和E尽可能大，要求：激光玻璃有窄的荧光线宽Δγt ，短的荧光寿命τ ，大的荧光量子效率η ，强而宽的激光吸收带Kp Δγp ，较小的内部损耗σ和较大的转换效率η1 。 增加光学玻璃的η 和η1是非常有意义的。 对荧光寿命的要求比较复杂，一般，较小的τ可以使光泵阈值能量降低，同时也限制了振荡能量的提高，并且τ太小容易使得上工作能级不能成为亚稳态，不能达到粒子束反转。 对于工作在光泵水平较低的激光器，希望τ较小，而光泵水平较高的激光器，要求τ大一些。 一般稳态自由振荡脉冲激光器所用的激光玻璃， τ值为几百微秒，而巨型脉冲激光器所用的激光玻璃， τ值可达到2ms以上。激光玻璃的吸收光谱激光玻璃的吸收光谱稀土离子的光谱性质主要取决于它们的4f电子，而4f电子被外层的5s,5p电子层所屏蔽，因此配位场对它的影响比较小，在不同的玻璃基质中，它们的吸收光谱大同小异。 与晶体相比较，稀土离子在玻璃中的吸收带有较大的展宽，因为玻璃结构网络的远程无序，各离子的配位场不等价，能级有一些差异而造成谱线的增宽。激光玻璃的吸收光谱激光玻璃的吸收光谱玻璃基质对激活离子的作用，表现在阴离子团对激活离子的作用大小：[ClO3]-<[PO3]-<[BO3]3-<[SiO4]4-<[BO4]5-,按照以上次序，吸收带分裂增多，线宽增大，吸收系数增加。 玻璃的网络外体对吸收光谱也有影响，随碱金属和碱土金属离子半径的增大，吸收系数将相应变小。 激光玻璃的荧光光谱和激发光谱激光玻璃的荧光光谱和激发光谱稀土离子在玻璃中的荧光光谱和晶体中的类似，不同的玻璃基质对荧光带波长的影响较小，而对荧光强度的影响较大。 网络生成体对荧光强度的影响，如同吸收光谱一样，依据：氟化物<磷酸盐<硅酸盐<硼酸盐的次序而递增。 网络外体对荧光强度的影响比网络生成体的影响较小，随着M+,M++离子半径的减小与电价的增高，荧光强度稍有下降。 nullNd3+在不同玻璃基质中的荧光特性荧光猝灭荧光猝灭激光离子浓度对荧光强度有密切的关系，随着激活离子浓度的增加，荧光强度逐渐上升。当浓度增加到一定值时，荧光强度就会很快下降，造成荧光猝灭。 荧光强度的猝灭浓度，随激活离子和玻璃基质而不同，硅酸盐玻璃中的Nd2O3浓度达到约2%（分子比）开始出现浓度猝灭，Nd3+在磷酸盐玻璃中的猝灭浓度达到1.7%，而Sm3+在硅酸盐玻璃中的浓度达到10%时，还未发现浓度猝灭。光学玻璃部分思考题光学玻璃部分思考题光学玻璃的紫外、可见、红外的吸收主要的来源是什么，成份如何影响玻璃的吸收。要达到红外高透过率的光学玻璃，应该如何设计玻璃的成分，试举出两种红外玻璃的基础成分。 光学玻璃的折射率影响因素有哪些，要获得高折射率，大色散，分别需要引入什么成份？ 已知某光学玻璃玻璃的成分为：15(K2O+Na2O)·10B2O3·75SiO2, 另一种玻璃的成分为5SiO2·10B2O3·75PbO·10Bi2O3(以上成分均为分子百分比)，请问该两种玻璃分别具有什么样的光学特性，在保持SiO2成分不变的情况下，第一种玻璃的成分变为13(K2O+Na2O)·12B2O3·75SiO2，其折射率会有怎样的变化？