DE2033137C3

DE2033137C3 - Neodymdotiertes Silikatglas zur Verwendung als Glaslasermaterial

Info

Publication number: DE2033137C3
Application number: DE2033137A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Yokohama Kanagawa Ishiyama (Japan)
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1969-07-03
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1974-11-07
Also published as: US3677960A; DE2033137B2; GB1262799A; DE2033137A1; JPS4822162B1

Description

F i g. 1 bis 12 Kurven spektraler Durchlässigkeit vor und nach der Bestrahlung von Π Glasplattenmustern gemäß der Tabelle 1 von Beispiel 1, welche von einer Xenonblitzlichtlampe belichtet wurden;

F i g. 13 bis 16 Schaubilder, in denen die Ausgangsenergien gegen die Eingangsenergien vor und nach der Emission von aus verschiedenen Glasproben gefertigten Gla-Jasern aufgetragen sind.

Als Ausgangsglas für neodymdotiertes Glaslasermaterial wird Silikatglas verwendet. Insbesondere verwendet man Natronkalkglas (Na₂O — CaO — SiO₂), Bariumkronglas (K₄O — BaO — SiO₂) oder, wenn ein einwertiges Metalloxid, ein zweiwertiges Metalloxid und ein dreiwertiges Metalloxid als R₂O, RO und R₈O₃ jeweils bezeichnet sind, Silikatgläser, welche allgemein mit den Formeln R₈O — RO — SiO₂ oder R₂O — RO — R₂O₃ — SiO₂ bezeichnet werden können. Bei der Zusammensetzung der Ausgangsglases kann R₂O durch die Verbindung LiO₂, Na₂O und/oder durch K₂O sowie RO durch die Verbindungen CaO, MgO, BaO und/oder SrO sowie R₂O₃ durch die Verbindungen Al₂O₁ und/oder B₂O₃ dargestellt werden.

Die Menge des zur Dotierung verwendeten Neodyms als Aktivierungsmittel beträgt, bezogen auf das Ausgangsglas, zwischen 0,25 und 8 Gewichtsprozent des Nd₂O₃, wobei die optimalen Werte zwischen 2 und 6 Gewichtsprozent im Hinblick auf die gleichen Bezugsgrößen betragen.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die bevorzugten und besten Bereiche für die Zusammensetzung des Materials für einen Glaslaser gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die angegebenen Werte Gewichtsprozent sind.

Komponenten

SiO₂

R₂O(Li₂O, Na₂O, K₈O)...
RO(CaO, MgO, BaO, SrO)

Al₂O₃

B_aO₃

Nd₂O₃

Bevorzugter
Bereich

50 bis 75
5 bis 40
O bis 25
O bis 10
O bis 10

0,25 bis 8

Optimaler
Bereich

55 bis 70
10 bis 30
5 bis 20
O bis 5
O bis 5
2 bis 6

Wenn derGehalt an SiO₂ in dem Glas mehr als 75Gewichtsprozent beträgt, wird die Viskosität des Glases für ein wirkungsvolles Schmelzen zu hoch. Liegt hingegen der Gehalt an SiO₂ unterhalb von 50 Gewichtsprozent, so wird hierdurch das G!as in seiner chemischen Beständigkeit und seiner Fluoreszenzintensität vermindert, und die Laserleistung wird auf Grund der verringerten Lebensdauer für die Fluoreszenz vermindert.

Wenn der Anteil von R₂O über 40 Gewichtsprozent beträgt, weist das Glas eine ungenügende chemische Beständigkeit auf und wird anfällig gegen ein Entglasen. Wenn der Gehalt an R₂O im Glas weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt, wächst die Viskosität der Glasschmelze an, und die Lebensdauer bezüglich der Fluoreszenz im Glas wird verringert.

Die Anwesenheit von RO bewirkt sowohl eine Verbesserung in der chemischen Beständigkeit sowie in der Schmelzcharakteristik des Glases, sie führt jedoch dazu, daß es zu einem raschen Entglasen kommt, wenn der Anteil von RO mehr als 25 Gewichtsprozent beträgt. Die Fluoreszenzintensität und die Lebensdauer bezüglich der Fluoreszenz des Glases werden unter derartigen Bedingungen ebenfalls verringert.

Das Al₂O₃ oder B₂O₃ stellt einen wünschenswerten

Zusatz dar, der jedoch für keine der beiden Substanzen

mehr als 10 Gewichtsprozent betragen sollte, da

andernfalls die Lebensdauer für die Fluoreszenz des Glases verringert wird.

Um nun gemäß der vorliegenden Erfindung die Solarisation des Glaslasermaterials mit der oben beschriebenen Zusammensetzung zu verhindern, wird Sb₂O_s und wenigstens eines der Oxide TiO₂, MoO₃, Nb₂O₅,

ίο WO₃, Bi₂O₃ und Ta₂O₅ zugegeben, wobei der Gesamtanteil dieser Mischung 20 Gewichtsprozent des Gesamtglases nicht überschreiten sollte. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die letztgenannte Gruppe der Oxide für die Absorption von ultravioletten Strahlen

t5 mit relativ langen Wellenlängen geeignet sind, während Sb₂O₃ dies nicht ist. Dieser Umstand wird durch Messungen der spektralen Durchläßigkeit von Glasproben bestärkt, welche diese Oxide enthalten. So liegt beispielsweise bei einer Spektraldurchlässigkeitskurve ei-

ner 3 Millimeter dicken Glasplatte, welche 1 Gewichf^- prozent Sb₂O₃ enthält, die Grenzwellenlänge der Absorption, d.h. die Wellenlänge, unter der kein Licht mehr durchgelassen wird, bei 290 mn. Bei den Glasproben, welche 5 Gewichtsprozent von TiO₂ oder

^a5 5 Gewichtsprozent von MoO₃ enthalten, beträgt dagegen diese Grenzwellenlänge der Absorption 319 nm bzw. 336 nm.

Bei der Anregung mittels Belichtung durch einen von einer Xenonblitzlichtlampe erzeugten Blitz absorbieren die Glaslaser, welche die Oxide von Ti, Mo, Nb, W, Bi und Ta enthalten, Licht von relativ großen Wellenlängen und verhindern die Bildung von Farbzentren in dem Glas. Bei steigender Eingangsenergie wächst jedoch nicht nur die von einer Lichtquelle, beispielsweise der Xenonblitzlichtlampe, erzeugte ultraviolette Energie, es wird vielmehr die gesamte Strahlung in Richtung auf kürzere Wellenlänge verschoben. Durch dieser starken Belichtungsanstieg im Ultravioletten wächst die Solarisation des Glaslasers ganz erheblich an. Insbe·

sondere die wiederholte Aussendung von Laserlicht mil einer hohen Eingangsenergie führt unvermeidlich zu einer Verminderung der Austrittsenergie des Lasers.

Aber auch die konventionellen Glaslaser, welch« lediglich die Oxide des Sb enthalten, werden von dei Solarisation bei der Belichtung mit einer Strahlung deren Wellenlänge größer ist als die obenerwähnt« Absorptionsgrenze, beeinträchtigt. Wenn daher de: Glaslaser durch eine Xenonblitzlichtlampe erregt wird kommt es leicht zu einer Verschlechterung der Laser leistung. Es wurde jedoch gefunden, daß bei gemein sanier Verwendung des Antimonoxids in einem GIa mit einem der Oxide von Ti. Mo, Nb, W, Bi und Ti gemäß der vorliegenden Erfindung der entstehendi Glaslaser völlig oder nahezu völlig frei von Solarisatioi auch bei extrem hohen Eintrittsenergien ist.

Die Anwesenheit der beiden Oxidsysteme führt dem nach zu einem synergistischen Effekt.

Die in ein Glas zur Verhinderung der Solarisatioi bei Glaslasern eingefügten Oxide sollen im folgende: allgemein als »Solarisationshemmer« bezeichnet wer den.

Die Bereiche, innerhalb derer die Solarisationshem mer verwendet werden können und die bevorzugtei Verwendungsbereiche, wenn diese Verwendung einzeli und unabhängig erfolgt, sind aus der folgenden Tabell ersichtlich. Die angegebenen Werte stellen hierbei dei Anteil an Gewichtsprodzent dar.

5	Solarisations- hemmer	Möglicher Anwendungsbereich	Bevorzugter Anwendungsbereich
Sb₂O₃ TiO₂	0,5 bis 10 4 bis 15	0,5 bis 2 4 bis 10
MoO₃ Nb₂O₅ wo,	0,2 bis 15 0,2 bis 15 0,2 bis 15 0,2 bis 15 0,2 bis 15	0,5 bis 10 0,5 bis 10 1 bis 10 1 bis 5 1 bis 10
Bi₂O₃ Ta₂O₅

Für die Verwendung der Solarisationshemmer ist nur insofern eine untere Grenze angegeben, als die Wirkung derselben erst dann eintritt, wenn diese in einem Betrag verwendet werden, der über den angegebenen Grenzen liegt. Die oberen Grenzen sind insofern angegeben, als bei einer Anwendung in stärkeren Mengen die Herstellung eines homogenen Glases schwierig wird und die Fluoreszenzintensität des fertigen Pro- ao duktes zu gering wird, um eine befriedigende Laserlesitung zu erhalten. Aus den obengenannten Gründen ist für die gemeinsame Verwendung der obengenannten Solarisationshemmer eine Grenze von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Glases, angegeben, wobei bevorzugterweise der Wert von 10Gewichtsprozent nicht überschritten wird.

In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, daß die im folgenden aufgeführten Bestandteile in einem Ausgangsglas für die Herstellung eines Glaslasers gemäß der vorliegenden Erfindung möglichst nicht enthalten sein sollen. So sollen As₂O₃, Pr₂O₃, PbO, Ag₂O, Yb₂O₃, S und J zusammengenommen in keinem größeren Anteil als 1 Gewichtsprozent vorliegen, da sie die Solarisation des Glases beschleunigen. Die Konzentration der Komponenten, welche Absorptionen bei der Emissionswellenlänge (1060 nm) des neodymdotierten Glaslasers hervorrufen, wie beispielsweise CuO, FeO, Sm₁O₃, V₈O₆, UO₃ usw., sollen einen Betrag von ungefähr 0,1 Gewichtsprozent nicht überschreiten. Auch die Konzentration von Stoffen, welclhi intensive Absorptionen im sichtbaren Bereich de! Spektrums erzeugen, wie beispielsweise Cr₂O₃, Co₂O₃ Ni₂O₃ und MnO₂, sollten nur unterhalb von 0,1 Ge wichtsprozent gehalten werden, da sie das Aktivierungsmittel Nd³⁺ des Glaslasers abdecken und desser Erregung stören.

Die folgenden speziellen Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne daß sie jedoch als Einschränkung derselben zu verstehen sind.

Beispiel 1

Es wurden 12 Glasproben, wie aus der Tabelle 1 ersichtlich, hergestellt. Als Ausgangsglas wurde für alle die Proben Natronkalkglas verwendet, wobei jedoch die Molverhältnisse von Na₂O, CaO und SiO₂ für die Probe 1 1:1:7, dagegen für die Proben 2 bis 12 1:2:5 betrugen.

Die Herstellung der Glasproben erfolgte folgendermaßen: Eine Mischung von geeigneten Reaktionsmitteln als Ausgangsstoffe wurde in einen Platinschmelztiegel bei 1450⁰C 4 Stunden lang erwärmt, so daß eine Schmelze entstand. Durch Umrühren mit einem Platinrührer wurde die Schmelze homogenisiert und anschließend auf eine Platte ausgegossen. Die erhaltene Glasplatte wurde geglüht und geglättet, so daß sie im Endzustand eine Größe von 12 · 10 · 3 Millimerten aufwies.

Diese Glasplatten wurden mit Wasser gekühlt und wiederholt von einer spiralenförmigen Xenonblitzlichtlampe mit Lichtblitzen belichtet. Die Energie der Xenonblitzlichtlampe wurde von einer Kondensatoren enthaltenden Spannungsquelle geliefert. Bei dem vorgenommenen Test betrug die Kapazität der Spannungsquelle konstant 100 μ. F. Auch die Spannung wurde konstant bei 5 KV gehalten. Es wurden an die Lampe 1250 Joule abgegeben. Jede der Proben wurde 100 bis 1500mal in Abständen von 12 bis» 15 Sekunden belichtet.

Tabelle

	1	²	Zusammensetzung des Glases (Gewichtsprozent)	3	4	5	Proben-Nr.	7	8	9	10	11	12
Komponenten							6
	77,8	63,6	63,8	63,6	60,2		61,5	62,9	62,9	62,9	62,9	62,9
Komponenten des Ausgangs	11,5	13,1	13,1	13,1	12,4	62,9	12,7	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0
glases SiO₂	6,7	15,3	15,3	15,3	14,4	13,0	14,8	15,1	15,1	15,1	15,1	15,1
Na₂O	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	15,1	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
CaO	1,0					3,0	3,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Aktivierungsmittel Nd₂O₃		5,0			5,0	1,0	5,0
Solarisationshemmer Sb₂O₃			5,0			5,0		5,0
TiO₂					5,0				5,0
MoO₃				5,0						5,0
Nb₂O₅											5,0
WO₃												5,0
Bi₂O₃
Ta₂O₅

Die folgende Tabelle zeigt die Anzahl der Belichtungen, die an jeder der einzelnen Platten erfolgte.

Proben-Nummer

10

11 12

Anzahl der Belichtungen

1600

1600 1600 100 100 1600

1600

1600 1600 1600

'■■ I : tlS-

MV. pc

Nach der Belichtung wurden die spektralen Durchlässigkeiten der Proben bei einer optischen Weglänge von 3 · 10° nm mit einem Spektrometer gemessen, um den Umfang der durch die Belichtung bewirkten Solarisation festzukeilen.

Die F i g. 1 bis 12 zeigen die Kurven der spektralen Durchlässigkeit der entsprechenden Probenglasplntten bei Wellenlängen von 340 bis 700 nm. Die Nummern der Figuren entsprechen den Nummern der einzelnen Proben. Die ausgezogenen und die gestrichelten Kurven stellen die spektralen Durchlässigkeiten jeder Probe vor und nach der Belichtung dar. In den Fällen, in welchen die durchgezogene Linie mit der gestrichelten linie übereinstimmt, d. h. in denen kein Unterschied in der Transmission vor und nach der Belichtung besteht, ist lediglich die ausgezogene Linie dargestellt.

Das Glas der Probe Nr. 1 enthält Sb₂O₃ als einzigen Solarisationshemmcr, während die Glasproben 2, 3, 4 und 5 TiO₂, MoO₃, WO₃ und TiO₂ und Nb₂O₅ jeweils enthalten. Wie aus den entsprechenden F i g. 1 bis 5 hervorgeht, tritt in diesen Fällen eine beachtlicheVerringerung der Durchlässigkeit auf Grund der Solarisation nach der Belichtung auf.

Die Proben mit den Nummern 6 bis 12 enthalten im Gegensatz zu den obengenannten sowohl Sb₂O₃ und eine der Verbindungen TiO₂, MoO₃, Nb₂O₃, WO₃, Bi₂O, Ta₂O₅ sowie eine Mischung derselben. Aus den F i g. 6 bis 12 wird lediglich ersichtlich, daß in diesen Fällen gar keine Verringerung oder lediglich vernachlässigsbare Verringerungen in der Durchlässigkeit nach der Belichtung auftreten. Es sollte besonders erwähnt werden, daß die Glasproben, welche Sb₂O₃ und TiO₂ als Solarisationshemmer enthalten, sowie die Gläser, die Sb₂O₃ und MoO₃ enthalten (Proben Nr. 6, 7 und 8), praktisch gar keine Verringerungen in der Durchlässigkeit auf Grund der Solarisation zeigen.

Beispiel 2

Von den Glasproben 1, 2, 6 und 7 (Tabelle 1) wurden Glasstäbe mit 100mm Länge und 6,5 Millimeter Durchmesser hergestellt. Beide Enden von jedem dieser Glasstäbe wurden mit einer sehr geringen Toleranz poliert. Die Glasstäbe wurden mit Reflektoren versehen, welche ein Reflexionsvermögen von 100 und 50% aufwiesen, und im Abstand von ihren beiden Enden zwischen zwei gerade zylindrische Xenonblitzlichter angeordnet. Zwischen den Stäben und den Blitzlichtlampen wurde Kühlwasser hindurchgeleitet. Die Laserstäbe wurden mit Eintrittsenergien von ungefähr 500 bis 1500 Joule in zeitlichen Abständen von 10 bis 15 Sekunden angej regl, wobei zwischen 50 und 300 wiederholte Emissionen induziert wurden. Vor und nach diesen wiederholten Laseremissionen wurden die Ausgangsenergien gemessen, um die mögliche auf Grund der Solarisation auftretende Verschlechterung in der Laserleistung feslzustellen.

Die F i g. 13, 14, 15 und 16 zeigen die Kurven der Ausgangsenergien, der aus den Proben 1, 2, 6 und 8 gefertigten Glaslaser. Hierbei ist die Eingangsenergie (d. h. die Energie, die der Xenonblitzlichtlampe zugeis führt ist) auf der horizontalen Achse und die Ausgangsenergie auf der vertikalen Achse aufgetragen. In jedem Falle ist die Ausgangsenergie nach einer fünfzigfachen Wiederholung der Emissionen des Lasers durch kleine schwarze Dreiecke dargestellt. Die

so Ausgangsenergie nach 100 Emissionen des Lasers wird von kleinen weißen Kreisen bezeichnet. Die Ausgangsenergie nach 300 Laseremissionen wird schließlich durch weiße kleine Dreiecke dargestellt. Da die Ausgangsenergie bei den Proben 6 und 8 (s. F i g. 15 und

as 16) nicht verringert wurde, sind in diesen Fällen lediglich die Ausgangsenergien vor der Emission und nach einer dreihundertmaligen Emission aufgetragen.

Der aus der Probe 1 gefertigte Glaslaser, der nur 1 Gewichtsprozent von Sb₂O₃ enthielt, wies eine erhebliche Reduktion in der Ausgangsenergie nach den wiederholten Emissionen auf.

So wurde beispielsweise festgestellt, daß bei einer Eingangsenergie von 1500 Joule die Ausgangsenergie um ungefähr 50°/₀ nach einer 300maligen Emission abfiel, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist.

Der aus der Probe Nr. 2 gefertigte Glaslaser, der lediglich 5 Gewichtsprozent von TiO₂ enthielt, zeigte bei einer Eingangsenergit von ungefähr 1200 Joule nach einer 300maiigen Emission einen Abfall der Ausgangsenergie um ungefähr 30%' ^w'^{e aus} F i g. 14 ersichtlich ist.

Aus obiger Darstellung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Glaslaser keinen Abfall in der Ausgangsenergie, auch nach 50- bis 300maliger Emission gemäß F i g. 15 und 16, zeigen.

Tabelle 2

Komponenten	13	14	Zusammensetzung der Gläser (Gewichtsprozent)	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	64,3	68,1	15 ; 16	55,5	53,3	61,7	61,7	61,7	70,0	56,0	56,0	61,7
SiO₂	4,3	4,9	61,5 I 52,1
B₂O₂			3,9 i			4,5	4,5	4,5
Al₂O₃			j									12,5
Li₂O	8,1	8,6	i			11,8	11,8	12,8	5,5
Na₂O	11,7	11,2	7,7 !	20,6	21,0				16,5	32,5	27,0
K₂O			11,4 ι 22,2					12,5
MgO			2,5;	8,7	7,7	12,5	9,0					17,8
CaO	2,6		¹ 11,6						1,0			2,0
BaO		2,7	i					2,0		1,5	1,5
SrO	3,0	3,0	i	2,5	2,0	2,5	ZO		2,0	5,0	3,0	2,0
Nd₂O₃	1,0	1,0	2,0 ' 2,5	0,7	1,0	2,0	8,0	1,0	1,0	2,0	1,0	1,0
Sb₂O₃			1,0 ' 2,0			5,0					10,0
TiO₂		0,5		1,0
MoO₁	5,0							5,0			1.5	1,5
Nb₂O₅				11,0					1,5	1.5
WO₁			!				3,0	0.5	2,5			1,5
Bi₂O₃			10.0 !							1,5
Ta₂O₅		: 9,6

409645/306

Beispiel 3

Es wurden Glasschmelzen der in Tabelle Zersichtlichen Zusammensetzung hergestellt und aus diesen Stäbe gemäß dem in Beispiel 2 dargestellten Verfahren gefertigt.

10

Diese Stäbe wurden gemäß der ebenfalls an Hand von Beispiel 2 dargestellten Verfahren getestet.

Die Ergebnisse zeigen, daß nach einer wiederholten

Emission bei diesen Glaslasern praktisch keine Verschlechterungen auf Grund der Solarisation auftreten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Neodymdotiertes Silikatglas zur Verwendung als Glaslasermaterial, welches dreiwertige Neodymionen als Aktivierungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es als solarisationshemmende Bestandteile eine 20 Gewichtsprozent der Glaszusammensetzung nicht übersteigende Mischung enthält, die — bezogen auf die Glaszusammensetzung — aus

0,5 bis 10 Gewichtsprozent Sb₂O₃
und wenigstens einem der folgenden Oxide besteht:

4 bis 15 Gewichtsprozent TiO₂
0,2 bis 15 Gewichtsprozent MoO₃
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Nb₂O₅
0,2 bis 15 Gewichtsprozent WO₃
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Bi₂O₃ und
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Ta₂O₅.

2. Neodymdotiertes Silikatglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus

0,5 bis 2 Gewichtsprozent Sb₂O₃
und wenigstens einem der folgenden Oxide besteht:

4 bis 10 Gewichtsprozent TiO₂ und
0,5 bis 10 Gewichtsprozent MoO₃.

3. Neodymdotiertes Silikatglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine hauptsächliche Zusammensetzung aus

50 bis 75 Gewichtsprozent SiO₂,

4 bis 40 Gewichtsprozent wenigstens einem der folgenden Oxide:

LiO₂, Na₂O und K₂O.

0 bis 25 Gewichtsprozent wenigstens einem der folgenden Oxide:

CaO, MgO, BaO und SrO sowie
0 bis 10 Gewichtsprozent Al₂O₃,
0 bis 10 Gewichtsprozent B₂O₃ und
0,25 bis 8 Gewichtsprozent Nd₂O₃

besteht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Silikatglas zur Verwendung als Glaslasermaterial, welches dreiwertige Neodymionen als Aktivierungsmittel enthält.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Silikatgias, welches bestimmte Bestandteile enthält, um die Verschlechterungen in der Laserleitung des Gte^es zu verhindern, welche durch Solarisation entstehen.

Neodymdotierte Glaslaser stellen bekannterweise hervorragende Festkörperlaser dar, da diese bei Zimmertemperatur mit einer niedrigen Energieschwelle sogar mit kontinuierlicher Emission betrieben werden können.

Derartige Glaslaser sind billiger als die von Kristallen gebildeten Laser, wie beispielsweise die einen Rubin als Wirtskristall verwendenden Laser. Sie weisen weiter den Vorteil auf, daß sie einfach in Form von langen Stäben hergestellt werden können.

Bisher wurden die neodymdotierten Glaslaser als Riesenimpulslaser verwendet, wobei hierbei eine immer höhere Ausgangsenergie gefordert wird. Um eine hohe Ausgangsenergie zu liefern, wird eine hohe Eingangsenergie benötigt, d. h., man muß den Laser mit einem sehr intensiven Blitzlicht, beispielsweise von einer Xenonblitzlichtlampe, bestrahlen. Ein derartiges intensives Blitzlicht enthält einen großen Anteil an ultravioletter Strahlung.

Ein im Ultravioletten bereits oft belichteter Glaslaserstab erleidet eine Alterungserscheinung, welche als Solarisation bezeichnet wird und zu einer mehr oder

ίο weniger starken Bräunung des Stabes führt. Diese Verfärbung des Glasstabes an seinem Rande erhöht notwendigerweise die Energieschwelle für die Eingangsenergie und bewirkt einen Abfall der Ausgangsenergie des Lasers.

Bei der Herstellung von Glas wurde bisher Antimonoxid (Sb₂O₃) üblicherweise zugegeben, um Blasen in dem Glas zu vermeiden. Man glaubte auch, daß bei Glaslasern diese Verbindung die Solarisation in einem bestimmten Maße verhindern könne. Durchgeführte

ao Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die Hemmung des Solarisationseffektes durch Sb₂O₃ hauptsächlich im sichtbaren Bereich des Spektrums stattfindet, daß sie jedoch im Ultravioletten praktisch unwirksam bleibt. Aber auch im sichtbaren Bereich läßt

»5 sich eine gewisse Reduktion der Durchlässigkeit des Glases auf Grund der Solarisation nicht ganz vermeiden.

In einem neodymdotierten Glaslaser erfolgt die Hauptabsorption durch das Aktivierungsmittel Nd³"

in der Nachbarschaft von 580 mm. Diese hauptsächliche Absorption wird durch ein Anwachsen der Absorption im sichtbaren Spektralbereich des Glases selbst verdeckt, was zu dem Ergebnis führt, daß die Wirksamkeit des Lasers nachläßt. Da darüber hinaus ungefähr 40% der für die Erregung von Nd³* verwendeten Energie aus Licht gewonnen wird, dessen Wellenlänge kürzer als 400 mm ist, muß auch die Solarisation im Ultravioletten verhindert werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

4" ein neodymdotiertes Glaslasermaterial in Vorschlag zu bringen, bei dem die Laserleistung auf Grund des Solarisationseffektes auch bei wiederholter Emission nicht nachläßt.

Diese Aufgabe wird bei einem neodymdotierten SiIikatglas zur Verwendung als Glaslasermaterial, welches dreiwertige Neodymionen als Aktivierungsmittel enthält, erfindur.gSj>.mäß dadurch gelöst, daß es als solarisatioBshemmeMJe Bestandteile eine 20 Gewichtsprozent de' Cjlas'usammensetzung nicht übersteigende Mischung entl·:.it, die — bezogen auf die Glaszusammensetzung — aus

0,5 bis 10 Gewichtsprozent Sb₂O₃
und wenigstens einem der folgenden Oxide besteht :

4 bis 15 Gewichtsprozent TiO₂
0.2 bis 15 Gewichtsprozent MoO₃
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Nb₂O₅
0,2 bis 15 Gewichtsprozent WO₃
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Bi₂O₃ und
0,2 bis 15 Gewichtsprozent Ta₂O₅.

Auf diese Weise erhält man ein neodymdotiertes Material für Glaslaser auf der Basis eines Silikatglases, dessen Bestandteile die Solarisation im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums verhindern. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und an Hand der Zeichnung ersichtlich. Darin zeigen