本發(fā)明屬于激光玻璃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

利用可從海水中提取的氘氚為聚變?nèi)剂?，在強激光約束下進(jìn)行受控核聚變產(chǎn)生高增益聚變能的激光驅(qū)動慣性約束核聚變(Inertial confined fusion,ICF)技術(shù)手段，被公認(rèn)為21世紀(jì)清潔新能源的曙光，同時激光驅(qū)動慣性約束核聚變技術(shù)對推動強場物理研究和高功率激光技術(shù)發(fā)展具有重要意義。2014年，美國用于ICF研究的國家點火裝置(National Ignition Facility，NIF)首次實現(xiàn)激光約束核聚變實驗的正增益輸出，使人類向核聚變能源利用又跨進(jìn)了一步。對于美國國家點火裝置、法國兆焦耳激光裝置(Laser Mega Joule，LMJ)和中國神光III大科學(xué)裝置等類似ICF高功率激光驅(qū)動器，其中用以實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、聚焦、諧波分離(將基頻光(1ω)、二倍頻光(2ω)與三倍頻光(3ω)分離)和測量采樣等功能的終端光學(xué)組件一直以來都是整個驅(qū)動器中抗激光損傷的最薄弱環(huán)節(jié)和瓶頸單元。終端光學(xué)組件中諧波分離技術(shù)是決定三倍頻打靶激光質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

美國國家點火裝置等高功率激光驅(qū)動器采用頻率轉(zhuǎn)換晶體將基頻光轉(zhuǎn)化為激光聚變實驗用的三倍頻光，但由于轉(zhuǎn)換效率有限，其輸出光路中仍然剩余一大部分的基頻和少量的二倍頻光。這些剩余的基頻、二倍頻光進(jìn)入靶室對聚變實驗和靶室診斷系統(tǒng)都十分不利。目前，主要通過終端光學(xué)組件中熔石英楔形透鏡使基頻、二倍頻光聚焦后偏離三倍頻光焦點很小距離，最終只有三倍頻光聚焦在靶點上。這種基于熔石英楔型透鏡的諧波分離技術(shù)，不能將基頻、二倍頻諧波徹底去除，為了避免熔石英透鏡等昂貴光學(xué)元件遭受二次損傷，現(xiàn)有終端光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分復(fù)雜。加上熔石英材料的紫外三倍頻損傷閾值達(dá)不到ICF裝置高通量運行的實際要求，造成激光約束核聚變推進(jìn)緩慢。因此，終端光學(xué)組件中熔石英元件的紫外激光誘導(dǎo)損傷問題和基于熔石英楔形透鏡的諧波分離不徹底的工程技術(shù)問題已成為制約ICF裝置高通輸出的關(guān)鍵瓶頸問題之一。研究開發(fā)具有損傷閾值較熔石英更高的新型光學(xué)材料，設(shè)計替代熔石英楔形透鏡、革新ICF終端光學(xué)系統(tǒng)中諧波分離元件，將為解決高功率激光驅(qū)動器的高通量輸出瓶頸問題開辟新的技術(shù)途徑。

美國國家點火裝置技術(shù)委員會早在二十世紀(jì)末(1999年)就提出了希望開發(fā)透紫、具有更高損傷閾值的氟化物晶體、氟化物玻璃等新型紫外激光材料用來替代熔石英元件。這些含氟材料中，氟磷酸鹽玻璃被認(rèn)為是一種潛在的具有良好紫外透過性能的激光玻璃材料。自上世紀(jì)90年代以來，研究者們主要基于反常色散真空紫外微透鏡的應(yīng)用需求，對各種氟磷玻璃和磷酸鹽基玻璃性質(zhì)開展了系統(tǒng)研究，包括玻璃組成與制備、雜質(zhì)與缺陷研究、紫外、準(zhǔn)分子激光和X射線輻照效應(yīng)對材料真空紫外透過率影響等。以上所涉及氟磷玻璃多為高含氟體系，很難制備出高光學(xué)質(zhì)量的大口徑(430mm*430mm)光學(xué)元件，所以至今未能在ICF終端光學(xué)組件中有所應(yīng)用。

雖然專利(ZL201310210094.0)中也提出了一種氟硅酸鹽體系的高損傷閾值基頻光吸收材料的制備方法，該高損傷閾值基頻光吸收材料是以氟化物為主要成分的玻璃體系，通過主要引入SiO₂(19～20mol％)提高氟化物的成玻性和物理化學(xué)性質(zhì)，加入少量稀土氧化物Y₂O₃提高玻璃的熱轉(zhuǎn)變溫度及抗析晶性能。但是，氟硅酸鹽玻璃體系和制備方法仍無法徹底解決氟化物基礎(chǔ)玻璃體系的揮發(fā)大、粘度小、大尺寸成型條紋消除困難等問題，且熔制高含氟氟硅酸鹽玻璃對熔制介質(zhì)和工藝要求非常之苛刻，難以大尺寸成型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決氟化物基礎(chǔ)玻璃體系難以制備大尺寸、高光學(xué)質(zhì)量光學(xué)元件的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃，其特殊之處在于：玻璃的原料成分為：1-10％的Li₂O，0-8％的Na₂O，2-15％的K₂O，2-10％的MgO，0-5％的CaO，0-2％的SrO，1-6％的BaO，1-9％的Al₂O₃，1-10％的ZnO，55-75％的P₂O₅，0.1-3％的YF₃，0.1-2.5％的LaF₃，0.5-3％的FeO；

各原料的成分配比為摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

上述Li₂O、Na₂O和K₂O的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為10-18％；所述MgO、CaO、SrO和BaO的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為8-15％。

上述P₂O₅的摩爾質(zhì)量是Al₂O₃的9-13倍；原料中氧化物的摩爾質(zhì)量是氟化物的29-39倍。

本發(fā)明還提供一種低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃的制備方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】稱量原料；

按照權(quán)利要求1中的成分配比稱量原料并混合均勻；

2】加熱熔融；

將混合均勻的原料加熱至熔融后保持熔制溫度；

3】澄清均化；

在還原性氣氛下，攪拌熔融狀態(tài)的原料，直至得到澄清均化的高溫玻璃液；

4】注模成型；

將高溫玻璃液緩慢注入模具中得到成型的玻璃毛坯；

5】退火處理；

將脫模后的玻璃毛坯在退火溫度下進(jìn)行保溫退火處理，冷卻至室溫后得到低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃。

步驟1】中的原料均使用粒徑為80-120目的干燥粉料，原料純度均為特定純。

步驟2】中的熔制溫度為1200-1300℃。

步驟3】中的攪拌是進(jìn)行提升攪拌，消除氣泡后進(jìn)一步攪拌均化消除條紋；所述還原性氣氛為H₂或者H₂與Ar的混合氣體。

步驟4】中的模具為預(yù)熱至300-340℃的銅模具，銅模具上方設(shè)置有耐火蓋板，銅模具底板中間設(shè)計有貫通的通氣孔。

步驟5】還包括以下步驟：

5.1】將退火裝置預(yù)熱至玻璃毛坯的退火溫度；

5.2】從模具中快速取出玻璃毛坯并放入退火裝置中，保溫12-24h；

5.3】以-2℃/h的冷卻速率使退火裝置內(nèi)的溫度降低120℃；

5.4】以-(3～5)℃/h的冷卻速率使退火裝置內(nèi)的溫度降至100℃；

5.5】關(guān)閉退火裝置，自然冷卻至室溫后得到低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明解決了氟化物玻璃及高含氟玻璃體系的易析晶、成玻性差、揮發(fā)大、難以均化消除條紋以及粘度小造成的大尺寸成型困難等問題。同等測試條件下，其激光損傷閾值明顯高于熔石英玻璃材料，可代替熔石英玻璃材料用于高能高功率激光器中提高系統(tǒng)的激光負(fù)載能力，同時代替楔形鏡空間諧波分離的技術(shù)，通過離子吸收方法除去基頻波長激光，使其與三倍頻激光實現(xiàn)徹底分離，從而為ICF激光輸出通量的繼續(xù)提高及ICF終端光學(xué)組件中諧波分離技術(shù)的革新提供重要的基頻色分離光學(xué)元件支持。

(2)本發(fā)明通過調(diào)控玻璃組成及基頻吸收離子的摻雜濃度，可以使該玻璃材料對基頻(1ω)激光強吸收(1053nm內(nèi)透過率τ₁₀₅₃≤2.0％/cm)，同時又具備對三倍頻(3ω，351nm)紫外光高透過(351nm內(nèi)透過率τ₃₅₁≥98.5％/cm)的光譜特性，而且材料的三倍頻(3ω，351nm)激光損傷閾值約為熔石英的2倍，基頻波長(1ω，1053nm)的損傷閾值與熔石英基本相當(dāng)。

(3)本發(fā)明的玻璃材料化學(xué)性能穩(wěn)定、適合大尺寸批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃樣品的內(nèi)透過率曲線。

圖2為本發(fā)明低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃與熔石英玻璃(Corning7980)在三倍頻(351nm)、二倍頻(527nm)和基頻(1053nm)波長處的損傷閾值測試數(shù)據(jù)。

圖3為本發(fā)明低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃在不同功率密度三倍頻(351nm)強激光輻照下對應(yīng)351nm波長的透過率變化曲線。

圖4為本發(fā)明低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃在不同功率密度基頻(1053nm)強激光輻照下對應(yīng)1053nm波長的透過率變化曲線。

具體實施方式

本發(fā)明以堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、氧化鋁、氧化鋅和五氧化二磷為主要組成，添加少量稀土氟化物，通過坩堝加蓋密封及其內(nèi)部還原氣氛控制基頻吸收離子價態(tài)和玻璃的紫外吸收邊藍(lán)移，高溫熔化、澄清、均化后，用漏注法成型制備玻璃毛坯，再經(jīng)過退火處理，獲得高損傷閾值低含氟磷酸鹽激光玻璃材料。該激光玻璃材料在近紫外區(qū)有很好的光譜透過性能，在三倍頻(351nm、355nm)高能脈沖激光輻照下具有高的抗激光損傷閾值，而且化學(xué)性能穩(wěn)定、適用于大尺寸玻璃的批量生產(chǎn)。該玻璃材料可替代熔石英材料，加工為紫外透鏡、基頻(1053nm、1064nm)濾色片等光學(xué)元器件應(yīng)用于高能、高功率激光系統(tǒng)，解決現(xiàn)有高能、高功率系統(tǒng)中熔石英等紫外光學(xué)元件的激光損傷問題，進(jìn)一步提高高功率激光器的負(fù)載輸出能力，并有望作為透紫外、基頻色分離光學(xué)元件或基頻屏蔽片用于激光驅(qū)動慣性約束核聚變試驗的高功率激光裝置的終端光學(xué)系統(tǒng)中。

本發(fā)明通過在多組分磷酸鹽玻璃體系中引入可改善其紫外透過特性和成玻性能的稀土氟化物組分、調(diào)節(jié)玻璃粘度的氧化鋅組分，獲得新型大尺寸的透紫外、高損傷閾值低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料。其制備方法為：以堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、氧化鋁和五氧化二磷為主要組成構(gòu)成磷酸鹽基礎(chǔ)玻璃體系，通過引入稀土氟化物組分使玻璃的紫外吸收邊藍(lán)移、改善其成玻性能，引入氧化鋅調(diào)整玻璃的粘度和成型性能；坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性玻璃熔煉氣氛，調(diào)控玻璃中基頻吸收離子呈低價態(tài)、實現(xiàn)玻璃的紫外吸收邊藍(lán)移；通過優(yōu)化配方中各組成的比例，獲得適合大尺寸成型、化學(xué)性能穩(wěn)定、激光損傷閾值高于熔石英的透紫外、低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料。具體包括以下步驟：

(1)按照以下摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算出各成分的重量百分比，稱取原料、混合均勻：1-10％的Li₂O，0-8％的Na₂O，2-15％的K₂O，2-10％的MgO，0-5％的CaO，0-2％的SrO，1-6％的BaO，1-9％的Al₂O₃，1-10％的ZnO，55-75％的P₂O₅，0.1-3％的YF₃，0.1-2.5％的LaF₃，0.5-3％的FeO。

(2)將混合均勻的粉料分次加入坩堝中，通過硅碳棒電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1200-1300℃左右，使用攪拌器進(jìn)行攪拌，澄清時間根據(jù)玻璃取樣的氣泡消除情況而定，均化時間根據(jù)取樣玻璃的折射率均一性確定。

(3)在玻璃高溫澄清過程中，通過坩堝加蓋密封及向其內(nèi)部通入還原性氣體進(jìn)行玻璃熔制氣氛控制，實現(xiàn)基頻吸收離子的低價態(tài)控制和玻璃的紫外吸收邊藍(lán)移，在控制基頻波長吸收性能的同時提高材料的紫外透過率。

(4)待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，將高溫玻璃液?jīng)由坩堝底部的細(xì)長漏料嘴緩慢注入到已經(jīng)預(yù)熱到300-340℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型。

(5)將銅模具中已冷卻定型的玻璃毛坯快速放入預(yù)熱至退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，先保溫12-24小時，然后以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫。

其中第(2)、(3)、(4)步驟的實際操作較為關(guān)鍵，混合粉料加入坩堝中，硅碳棒電熔爐加熱高溫熔融過程中，采用葉漿攪拌器進(jìn)行提升攪拌，在一個坩堝內(nèi)先后實現(xiàn)對高溫玻璃液的澄清、均化工序；特別是坩堝加蓋密封，在玻璃澄清過程中，通過密閉坩堝中還原性玻璃熔制氣氛調(diào)控玻璃中吸收離子呈低價態(tài)、實現(xiàn)玻璃的紫外吸收邊藍(lán)移，在控制基頻波長吸收性能的同時提高材料的紫外透過率；另外，玻璃成型時高溫玻璃液經(jīng)由坩堝底部的細(xì)長漏料嘴緩慢注入到已經(jīng)預(yù)熱好的銅模具中，模具上方用加耐火蓋板，防止成型過程中高溫玻璃液表面與其上方相對溫度較低的空氣形成對流，避免對流造成在玻璃表層及內(nèi)部形成細(xì)而密的玻璃條紋。銅模具底板中間設(shè)計有貫通的通氣孔，用于通入壓縮空氣冷卻模具底板，防止玻璃底部與模具粘結(jié)。

較佳的，以上原料全部使用粒徑為80～120目的干燥粉料，純度均為特定純，即主含量>99.9％，雜質(zhì)含量Fe<1ppm,Co、Mn、Ni、V、Cr<0.5ppm。

步驟(3)中，坩堝加蓋形成密封體系，在玻璃液高溫澄清過程中向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，一方面把作為吸收離子的三價態(tài)(Fe³⁺)還原控制為二價態(tài)(Fe²⁺)，控制材料的基頻吸收特性；同時，可以將原料中可能含有的痕量Fe³⁺繼續(xù)還原為Fe²⁺，降低雜質(zhì)離子造成的材料在紫外的吸收強度，兩方面共同提高材料的三倍頻透過率。

步驟(4)中，在經(jīng)由坩堝底部的細(xì)長漏料嘴緩慢注入到已經(jīng)預(yù)熱好的銅模具中時，銅模具上方設(shè)置有耐火蓋板，銅模具底板中間設(shè)計有貫通的通氣孔，用于通入壓縮空氣冷卻模具底板，防止玻璃底部與模具粘結(jié)。

步驟(5)中，將銅模具中已冷卻定型的玻璃毛坯快速放入預(yù)熱至退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，先保溫12～24小時，然后以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫。

按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對該低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得1cm厚樣品的內(nèi)透過率曲線。按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11254-1:2000(E)(Laser and laser-related equipment—Determination of laser-induced damage threshold of optical surfaces–Part 1:1-on-1test)的要求搭建激光損傷閾值測試系統(tǒng)平臺，測試材料在三倍頻(351nm)、二倍頻(527nm)和基頻(1053nm)波長處的損傷閾值。按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C，由計算得到阿貝數(shù)υ_d，運用經(jīng)驗公式(1)，帶入n_d、υ_d可計算得到樣品的非線性系數(shù)γ，其中，K＝2.8×10^-10m²/W。

測試結(jié)果表明：1cm厚樣品三倍頻波長(351nm)處的內(nèi)透過率達(dá)到98.1％以上(如圖1所示)。這種新型透紫外、低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料在三倍頻波長(351nm)處的損傷閾值(激光脈寬8ns)高于石英材料1倍以上，并在二倍頻(527nm)、基頻(1053nm)波長處的損傷閾值均高于熔石英材料(如圖2所示)；同時，該透紫外、低含氟磷酸鹽基頻激光色分離玻璃材料的非線性系數(shù)與熔石英接近，并可制備生產(chǎn)大尺寸(430mm*430mm)、高光學(xué)質(zhì)量的光學(xué)元件。

表1具體實施例中各成分的組成及相應(yīng)樣品的光學(xué)性能

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例一：

按表1配方1^#中的摩爾組成計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料共25Kg，在混料箱中混合均勻。將所配的粉料依次加入13升坩堝中，通過碳化硅電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1250℃左右，熔制時間為6～8h，在熔制過程中使用葉漿攪拌器對玻璃液進(jìn)行攪拌。坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，控制基頻吸收離子價態(tài)、減小雜質(zhì)離子造成的紫外吸收。待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，將高溫玻璃液通過坩堝底部漏料嘴注入到已經(jīng)預(yù)熱到320℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型，并快速將成型玻璃樣品脫模后放入已升溫到退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，保溫12～24h后，先以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫，取出玻璃毛坯。

取退火后的樣品，加工成具有一個準(zhǔn)確直角的折射率測試樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C分別為1.527535、1.532654、1.524748，計算得到其阿貝數(shù)υ_d為66.73，運用經(jīng)驗公式(1)，帶入n_d、υ_d計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為3.01×10^-20esu。

對于熔石英材料，根據(jù)肖特光學(xué)玻璃手冊(Schott Optical Glass catalogue)查得其n_d、n_F、n_C分別為1.45843、1.6309、1.45634，阿貝數(shù)υ_d為67.87，帶入n_d、υ_d到經(jīng)驗公式(1)，計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為2.5×10^-20esu。

將退火后的樣品加工成厚度分別為5mm±0.05mm和15mm±0.05mm的兩通光面拋光的樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得厚度為10mm樣品的內(nèi)透過率曲線，結(jié)果如圖1中曲線1所示。表1給出了該材料在三倍頻光351nm、基頻光1053nm波長的內(nèi)透過率τ₃₅₁、τ₁₀₅₃和吸收系數(shù)K₃₅₁、K₁₀₅₃分別為98.51％、1.98％和0.0150cm^-1、3.92cm^-1。玻璃樣品的氣泡度、條紋度分別為A₀₀、B級。

實施例二：

按表1配方2^#中的摩爾組成計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料共25Kg，在混料箱中混合均勻。將所配的粉料依次加入13升坩堝中，通過碳化硅電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1250℃左右，熔制時間為6～8h，在熔制過程中使用葉漿攪拌器對玻璃液進(jìn)行攪拌。坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，控制基頻吸收離子價態(tài)、減小雜質(zhì)離子造成的紫外吸收。待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，將高溫玻璃液通過坩堝底部漏料嘴注入到已經(jīng)預(yù)熱到320℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型，并快速將成型玻璃樣品脫模后放入已升溫到退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，保溫12-24h后，先以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫，取出玻璃毛坯。

取退火后的樣品，加工成具有一個準(zhǔn)確直角的折射率測試樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C分別為1.529061、1.534589、1.526699，計算得到其阿貝數(shù)υ_d為67.05，帶入n_d、υ_d到經(jīng)驗公式(1)，計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為3.00×10^-20esu。

將退火后的樣品加工成厚度分別為5mm±0.05mm和15mm±0.05mm的兩通光面拋光的樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得厚度為10mm樣品的內(nèi)透過率曲線，結(jié)果如圖1中曲線1所示。表1給出了該材料在三倍頻光351nm、基頻光1053nm波長的內(nèi)透過率τ₃₅₁、τ₁₀₅₃和吸收系數(shù)K₃₅₁、K₁₀₅₃分別為99.15％、4.09％和0.0085cm^-1、3.20cm^-1。玻璃樣品的氣泡度、條紋度分別為A₀₀、B級。

實施例三：

按表1配方3^#中的摩爾組成計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料共25Kg，在混料箱中混合均勻。將所配的粉料依次加入13升坩堝中，通過碳化硅電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1250℃左右，熔制時間為6～8h，在熔制過程中使用葉漿攪拌器對玻璃液進(jìn)行攪拌。坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，控制基頻吸收離子價態(tài)、減小雜質(zhì)離子造成的紫外吸收。待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，將高溫玻璃液通過坩堝底部漏料嘴注入到已經(jīng)預(yù)熱到310℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型，并快速將成型玻璃樣品脫模后放入已升溫到退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，保溫12～24h后，先以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫，取出玻璃毛坯。

取退火后的樣品，加工成具有一個準(zhǔn)確直角的折射率測試樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C分別為1.533827、1.539336、1.531501，計算得到其阿貝數(shù)υ_d為68.13，帶入n_d、υ_d到經(jīng)驗公式(1)，計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為2.97×10^-20esu。

將退火后的樣品加工成厚度分別為5mm±0.05mm和15mm±0.05mm的兩通光面拋光的樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得厚度為10mm樣品的內(nèi)透過率曲線，結(jié)果如圖1中曲線1所示。表1給出了該材料在三倍頻光351nm、基頻光1053nm波長的內(nèi)透過率τ₃₅₁、τ₁₀₅₃和吸收系數(shù)K₃₅₁、K₁₀₅₃分別為98.16％、1.13％和0.0186cm^-1、4.48cm^-1。玻璃樣品的氣泡度、條紋度分別為A₀₀、B級。

實施例四：

按表1配方4^#中的摩爾組成計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料共25Kg，在混料箱中混合均勻。將所配的粉料依次加入13升坩堝中，通過碳化硅電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1280℃左右，熔制時間為6～8h，在熔制過程中使用葉漿攪拌器對玻璃液進(jìn)行攪拌。坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，控制基頻吸收離子價態(tài)、減小雜質(zhì)離子造成的紫外吸收。待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅瑢⒏邷夭Ａб和ㄟ^坩堝底部漏料嘴注入到已經(jīng)預(yù)熱到330℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型，并快速將成型玻璃樣品脫模后放入已升溫到退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，保溫12～24h后，先以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫，取出玻璃毛坯。

取退火后的樣品，加工成具有一個準(zhǔn)確直角的折射率測試樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C分別為1.536105、1.541668、1.533717，計算得到其阿貝數(shù)υ_d為67.43，帶入n_d、υ_d到經(jīng)驗公式(1)，計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為3.03×10^-20esu。

將退火后的樣品加工成厚度分別為5mm±0.05mm和15mm±0.05mm的兩通光面拋光的樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得厚度為10mm樣品的內(nèi)透過率曲線，結(jié)果如圖1中曲線1所示。表1給出了該材料在三倍頻光351nm、基頻光1053nm波長的內(nèi)透過率τ₃₅₁、τ₁₀₅₃和吸收系數(shù)K₃₅₁、K₁₀₅₃分別為99.02％、5.26％和0.0098cm^-1、2.95cm^-1。玻璃樣品的氣泡度、條紋度分別為A₀₀、B級。

實施例五：

按表1配方5^#中的摩爾組成計算出玻璃的重量百分比，然后稱取原料共25Kg，在混料箱中混合均勻。將所配的粉料依次加入13升坩堝中，通過碳化硅電熔爐加熱熔融，熔制溫度控制在1280℃左右，熔制時間為6～8h，在熔制過程中使用葉漿攪拌器對玻璃液進(jìn)行攪拌。坩堝加蓋密封，在玻璃液高溫澄清過程中，向坩堝中通入H₂或H₂與Ar氣的混合氣體，制造還原性氣氛，控制基頻吸收離子價態(tài)、減小雜質(zhì)離子造成的紫外吸收。待玻璃液澄清消除氣泡并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅瑢⒏邷夭Ａб和ㄟ^坩堝底部漏料嘴注入到已經(jīng)預(yù)熱到330℃的銅模具中進(jìn)行玻璃毛坯成型，并快速將成型玻璃樣品脫模后放入已升溫到退火溫度(設(shè)置在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度T_g附近)的馬弗爐中，保溫12～24h后，先以-2℃/h的冷卻速率降溫120℃，再以-(3～5)℃/h的冷卻速率冷卻至100℃附近，關(guān)閉馬弗爐電源，使玻璃樣品隨爐自然降溫至室溫，取出玻璃毛坯。

取退火后的樣品，加工成具有一個準(zhǔn)確直角的折射率測試樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第1部分：折射率和色散系數(shù)》測試獲得樣品在587.6nm、486.1nm、656.3nm波長處的折射率n_d、n_F、n_C分別為1.532005、1.537552、1.529527，計算得到其阿貝數(shù)υ_d為66.29，帶入n_d、υ_d到經(jīng)驗公式(1)，計算得到樣品的非線性系數(shù)γ為3.08×10^-20esu。

將退火后的樣品加工成厚度分別為5mm±0.05mm和15mm±0.05mm的兩通光面拋光的樣品，按照國標(biāo)《GB/T 7962.12—2010無色光學(xué)玻璃測試方法第12部分：光譜內(nèi)透射比》，使用紫外—可見光—近紅外分光光度計對樣品的透過率進(jìn)行測量，獲得厚度為10mm樣品的內(nèi)透過率曲線，結(jié)果如圖1中曲線1所示。表1給出了該材料在三倍頻光351nm、基頻光1053nm波長的內(nèi)透過率τ₃₅₁、τ₁₀₅₃和吸收系數(shù)K₃₅₁、K₁₀₅₃分別為99.37％、11.10％和0.0063cm^-1、2.20cm^-1。玻璃樣品的氣泡度、條紋度分別為A₀₀、B級。

選取在三倍頻光351nm波長的內(nèi)透過率較高(τ₃₅₁＝98.51％)和同時1053nm吸收系數(shù)較大(K₁₀₅₃＝3.52cm^-1)的1#樣品對其激光損傷閾值進(jìn)行測試，同時與相同條件下測試的熔石英材料的損傷閾值進(jìn)行對比。測試數(shù)據(jù)如圖2所示?？梢钥闯觯摬牧系?51nm損傷閾值為熔石英的2倍，而且在527nm波長的損傷閾值略高于熔石英材料，1053nm波長的損傷閾值與熔石英接近，其損傷數(shù)據(jù)如表2所示。

1#低含氟磷酸鹽基頻色分離激光玻璃材料樣品(1cm厚度，未鍍膜)在三倍頻(351nm)、基頻(1053nm)強激光輻照下，隨著強激光功率密度的逐漸增大，其對應(yīng)351nm、1053nm波長處的透過率變化較?。?51nm透過率隨著三倍頻激光輻照功率密度的增大呈現(xiàn)略微升高的趨勢，其在351nm基本透過率90％附近變化量約為±0.1％，如圖3所示。又如圖4所示，1053nm波長處的透過率隨著基頻激光輻照功率密度的增大略有降低，但在其1053nm基本透過率1.48％附近的變化量在±0.3％范圍內(nèi)。說明高功率激光輻照對低含氟磷酸鹽基頻色分離激光玻璃材料透過率的漂白能力影響較小，該性能使低含氟磷酸鹽基頻色分離激光玻璃可以滿足高能、高功率激光系統(tǒng)中對透紫外、高損傷閾值基頻色分離元件的應(yīng)用要求。

表2損傷閾值測試數(shù)據(jù)比較