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Die Erfindung betrifft Halogenidglaszusammensetzungen,
insbesondere Halogenzirconatglaszusammensetzungen, die
als Substrate für Seltenerdmetalle gut geeignet sind, die
als laseraktive Dotierungsmittel verwendet werden.
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Es ist seit langem bekannt, daß die Seltenerdmetalle
Fluoreszenz aufweisen, und daß diese Fluoreszenz als
Laserstrahlung entweder zur Erzeugung optischer Signale
oder zur Verstärkung optischer Signale genutzt werden
kann. Normalerweise ist die laseraktive Species ein
dreiwertiges Ion eines Seltenerdmetalls. Insbesondere das
dreiwertige Ion Pr³&spplus; ist eine laseraktive Species, die
eine Strahlung von 1300 nm erzeugt. Diese Eigenschaft ist
von großem Interesse, da bei der optischen
Telekommunikation Signale von 1300 nm verwendet werden und das Ion Pr³&spplus;
derartige Signale durch Laseraktivität verstärken kann.
Im folgenden wird beschrieben, daß es zur Ausnutzung
dieser Eigenschaft erforderlich ist, die laseraktive Species
in einer geeigneten wellenleiteranordnung, beispielsweise
einem Lichtwellenleiter, vorzusehen.
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Halogenidgläser sind seit 1978 bekannt, und ein weiter
Bereich von Zusammensetzungen wurde angegeben, deren
Eigenschaften untersucht wurden. Es wurde festgestellt,
daß die Halogenidgläser als laseraktive Species gute
Substrate für Seltenerdmetalle abgeben, daß aber die
Identifizierung und Auswahl von Zusammensetzungen mit
vorteilhaften Eigenschaften immer noch schwierig ist. So
wurden insbesondere im Stand der Technik keine
Glaszusammensetzungen angegeben, die eine Laserstrahlung von 1300
nm mit einem Wirkungsgrad emittieren können, der für
Telekommunikationsnetzwerke ausreichend ist. Die
vorliegende Erfindung betrifft nun Zusammensetzungen, die gute
Eigenschaften aufweisen. Im folgenden werden die
Eigenschaften betrachtet, die ein Glas haben muß, damit es in
einer Laservorrichtung, wie z.B. einem optischen
Verstärker, verwendet werden kann. Diese Eigenschaften werden
unter drei verschiedenen Überschriften abgehandelt.
ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN VON GLAS
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Es ist wichtig, daß alle Gläser im Glaszustand
verbleiben, d.h., sie dürfen unter Anwendungsbedingungen nicht
entgiasen. Ebenfalls wichtig ist es, daß die Gläser nicht
kristallieren, was als beginnende Entgiasung angesehen
werden kann. Darüber hinaus ist es erforderlich, daß die
Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Formgebung und
weiteren Bearbeitung von Gläsern geeignet sind. Es ist
insbesondere erforderlich, daß eine Zusammensetzung in
der Schmelze stabil ist und sie.die in der Praxis
angewandten Abkühlgeschwindigkeiten sowie die bei der
Fasererzeugung notwendigen Bedingungen aushält, wenn die
Faser beispielsweise aus einer Faservorform zur Faser
gezogen wird. Es ist ferner einleuchtend, daß die chemische
Beständigkeit der verschiedenen Glaskomponenten wichtig
ist; so ist es z.B. wünschenswert, wasserlösliche
Zusatzstoffe und, noch wichtiger, hygroskopische Zusatzstoffe
zu vermeiden.
DÄMPFUNG
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Laservorrichtungen weisen üblicherweise
Wellenleiteranordnungen auf, und es ist daher evident wichtig, eine
unnötige Dämpfung der Signalwellenlänge oder der
Pumpwellenlänge zu vermeiden. Das Erfordernis der geringen
Dämpfung bedeutet, daß es wünschenswert ist, solche
Komponenten zu vermeiden, die bei den in Frage kommenden
Wellenlängen eine unnötig hohe Absorption aufweisen. Ferner ist
es erforderlich, eine Streuung zu verhindern, wodurch
einige der grundlegenden Glaseigenschaf ten noch mehr an
Bedeutung gewinnen, d.h., das Glas darf keine Kristalle
bilden, auch nicht in einem geringen Ausmaß.
SUBSTRATEIGENSCHAFTEN
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Es scheint so zu sein, daß es Wechselwirkungen zwischen
dem Substratglas und der laseraktiven Species gibt. So
kann es beispielsweise bei der laseraktiven Species zu
einem Effekt kommen, der oft als "strahlungsloser
Übergang" bezeichnet wird. Das bedeutet, daß die laseraktive
Species auf eine andere Weise als durch die erwünschten
Laserübergänge Energie verliert. Der strahlungslose
Übergang bedeutet Energieverlust und ist daher ein
unerwünschter Effekt. Es scheint, daß das Substratglas am
strahlungslosen Übergang in der Weise beteiligt ist, daß
es diesen unerwünschten Effekt entweder steigert oder ihn
zu unterdrücken hilft. Welche Ursache hier auch immer
zugrundeliegt, so ist doch jedenfalls festgestellt worden,
daß das Substratglas die Effizienz des Laserprozesses
beeinträchtigen kann, und daß es wünschenswert ist, ein
solches Substrat zu wählen, mit dem sich eine gute
Effizienz des Lasers erzielen läßt.
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Die Substrateigenschaften des Glases scheinen einen
wesentlichen Einfluß auf den Wirkungsgrad eines Lasers
auszuüben, z.B. auf das Verhältnis zwischen der ausgegebenen
Signalleistung und der zugeführten Pumpleistung. Dieser
Wirkungsgrad ist bei der Telekommunikation von
wesentlicher Bedeutung, da sie die verfügbare Verstärkung eines
Verstärkers vorgibt. In der experimentellen Arbeit ist es
oft bequem, die Lebensdauer des angeregten Zustandes als
Maß für den Wirkungsgrad zu nutzen; diese beiden Größen
können als zueinander proportional angesehen werden. In
einigen theoretischen Arbeiten wurde berücksichtigt, daß
die Multiphononenabsorption des Substrats die Lebensdauer
des angeregten Zustands und somit den Wirkungsgrad des
darauf beruhenden Lasers beeinträchtigt.
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Es ist wichtig, zu erkennen, daß die Wahl einer
laseraktiven Zusammensetzung, und insbesondere die Wahl des
Substratglases, alle diese Merkmale zu berücksichtigen
hat. Es ist daher nicht notwendigerweise vorteilhaft, die
Zusatzstoffe allein aufgrund ihrer Auswirkungen auf die
Laserleistung auszuwählen, wenn diese Komponenten
möglicherweise für eine Instabilität des Glases und für hohe
Dämpfungen (die wiederum das Ergebnis einer Instabilität
des Glases sein können) verantwortlich sind. Anders
ausgedrückt ist es daher unwahrscheinlich, daß bei der Wahl
eines wünschenswerten Merkmals akzeptable Ergebnisse
erzielt werden, wenn diese Wahl von nachteiligen Effekten
begleitet ist.
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Wie bereits angegeben, wurde im Stand der Technik ein
sehr großer Bereich verschiedener Halogenidgläser
offenbart und beurteilt. Zu diesem Bereich gehört
beispielsweise auch eine üblicherweise unter dem Namen
Fluorzirconate wohlbekannte Gruppe. Diese Untergruppe von
Halogenidgläsern wurde deshalb so geschätzt, weil ihre
einzelnen
Mitglieder in Bezug auf alle oben angegebenen
Merkmale gute Ergebnisse liefern. Im folgenden wird die
chemische Zusammensetzung der Fluorzirconatgläser
beschrieben.
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Die Hauptkomponente, die normalerweise etwa 40 bis 65
Mol-% der gesamten Zusammensetzung beträgt, ist ZrF4. Bei
einigen Varianten ist der Gehalt an ZrF4 verringert, um
den Brechungsindex einzustellen, beispielsweise durch
Einbringen von PbF&sub2; oder HfF&sub2;. (Die Einstellung des
Brechungsindex ist bei der Auslegung von
Wellenleiteranordnungen wichtig.) Eine Fluorzirconatzusammensetzung
enthält üblicherweise etwa 10 bis 39 und beispielsweise
15 bis 25 Mol-% eines Alkalimetallfluorids, üblicherweise
NaF. Darüber hinaus enthält die Zusammensetzung oft eine
beträchtliche Menge BaF&sub2; , z.B. 10 bis 25 Mol-%, neben
kleineren Mengen, z.B. 2 bis 6 Mol-%, LaF3 und AlF3. Es
ist zu betonen, daß der Halogenidgehalt eines
Fluorzirconatglases ausschließlich aus Fluorid besteht. Bei einer
laseraktiven Zusammensetzung enthält das
Fluorzirconatsubstrat ferner bis zu 1 Mol-%, z.B. 100 bis 1000 ppm,
eines Fluorids eines Seltenerdmetalls.
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Es ist nun unerwarteterweise festgestellt worden, daß die
Laserleistung von, Pr³&spplus;, der laseraktiven Species,
vorteilhaft beeinflußt wird, wenn ein Teil des Halogenids als
Chlorid und der Rest als Fluorid vorgesehen werden. Am
überraschendsten zeigt sich der Vorteil bei Gläsern, bei
denen der Mengenanteil an Chlorid, verglichen mit der
Gesamtmenge an Halogenid, klein ist. So wurden eine längere
Lebensdauer des angeregten Zustandes und somit ein
verbesserter Laserwirkungsgrad mit Gläsern erzielt, die 0,5
bis 10 Gew.-% und bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% und
beispielsweise 3 bis 4 Gew.-% Chlor, bezogen auf die
Gesamtmengeder
Zusamensetzung, enthalten (es ist anzumerken, daß
Chlor als Chlorid vorliegt). Das nicht als Chlorid
vorliegende Halogenid liegt als Fluorid vor.
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Es ist ferner festgestellt worden, daß die Vorteile einer
Verwendung von gemischten Halogeniden für die oben
angegebene Fluorzirconatzusammensetzung gelten; die einmal
modifizierte Zusammensetzung ist allerdings
geeigneterweise mit dem Begriff Fluorchlorzirconatzusammensetzung
zu bezeichnen.
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Es ist hervorzuheben, daß die
Fluorzirconatzusammensetzungen wegen ihrer großen Vielseitigkeit der
Eigenschaften und insbesondere wegen ihrer Stabilität für eine
kommerzielle Anwendung im großen Umfang ausgewählt wurden.
Diese Stabilität ist damit verbunden, daß der gesamte
Halogenidgehalt Fluorid ist. So sind beispielsweise die
-äquivalenten Chloride weniger geeignete Materialien für
die Formgebung des Glases, da sie eine höhere
Wasserlöslichkeit haben und sogar hygroskopisch sind. Aus diesem
Grunde wird es normalerweise als höchst unerwünscht
angesehen, Chlorid in Fluorzirconatzusammensetzungen
einzubringen. Die vorliegende Erfindung beruht daher nicht nur
auf der unerwarteten Feststellung, daß die
Lasereigenschaf ten bereits durch einen außerordentlich geringen
Ersatz von Fluorid durch Chlorid verbessert werden,
sondem eine solche Substitution scheint auch vorteilhafte
Auswirkungen auf die Stabilitätsparameter zu haben.
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Es wurde darüber hinaus festgestellt, daß andere
Modifizierugen der Standard- Fluorzirconatzusammensetzungen
ebenfalls den Laserwirkungsgrad zu steigern scheinen. So
wird z.B. die Lebensdauer des angeregten Zustandes
dadurch verlängert, daß ein Gemisch von Natrium- und
Cäsiumhalogeniden, z.B. in einem Molverhältnis Na:Cs von
5:1 bis 3:1, bevorzugt 3:1 bis 1:2 und insbesondere 1:1,
verwendet wird. Im Rahmen der Erfindung wurde ferner
festgestellt, daß der Effekt gesteigert wird, wenn
anstelle von Aluminium Gemische von Indium und Yttrium,
beispielsweise in einem Molverhältnis In:Y von 3:1 bis
1:3 und insbesondere 1:1, verwendet werden.
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Die vorliegende, in den Ansprüchen definierte Erfindung
umfaßt:
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(1) neue Fluorchlorgläser, die als laseraktive
Species zur Unterhaltung des Laserprozesses, wie oben
beschrieben, Pr³&spplus; enthalten;
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(ii) Wellenleiteranordnungen, beispielsweise Fasern,
die aus (i) hergestellt sind, insbesondere
Wellenleiteranordnungen, die Lichtwegbereiche aufweisen, die aus (i)
hergestellt sind, und
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(iii) Signalerzeugungseinrichtungen und
Photonenverstärker, die zur Unterhaltung des Laserprozesses (i)
verwenden.
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Im folgenden wersen nun einige erfindungsgemäße
Zusammensetzungen beispielhaft beschrieben. Zum Zwecke eines
Vergleichs werden sodann weitere Zusammensetzungen
beschrieben. Die Vergleichsgläser enthalten als Halogenid
ausschließlich Fluorid.
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Als Grundlage für einen Vergleich wurden sechs
Glaszusammensetzungen herangezogen, bei denen der Gehalt an
Habgenid zu 100 % aus Fluorid bestand; diese sechs
Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Diese
Zusammensetzungen
wurden nach herkömmlichen Techniken
hergestellt, beispielsweise durch Mischen der pulverisierten
Zusatzstoffe in einem Tiegel, Schmelzen und Gießen. Alle
Verfahrenschritte erfolgten in einer sauberen, trockenen
Atmosphäre, beispielsweise aus N&sub2; oder Ar. Während des
Schmelzens kann zeitweise Sauerstoff anwesend sein. Ein
geeignetes Verfahren ist in EP 170380 beschrieben.
TABELLE 1
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Ferner wurden auch sechs erfindungsgemäße
Fluorchlorzusammensetzungen hergestellt. Drei dieser
Zusammensetzungen wurden durch Modifizierung der letzten
Zusammensetzung, ZBLYINC von Tabelle 1, erhalten. Eine
Zusamensetzung ist eine Modifizierung der zweiten Zusammensetzung,
ZBLYIN, und die letzte ist eine Modifizierung der ersten
Zusammensetzung von Tabelle 1, ZBLAN. Der Chloridgehalt
ist in Tabelle 2 angegeben. Um diese Gläser herzustellen,
wurde der geeignete Mengenanteil an Fluoridzusatzstoffen
gegen den entsprechenden Mengenanteil an
Chloridzusatzstoffen ausgetauscht.
TABELLE 2
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Zur weiteren Erläuterung wird im folgenden die
Herstellung von ZBLYINC2 kurz beschrieben.
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Wasserfreie Pulver wurden unter trockenem Stickstoff in
folgenden Mengenverhältnissen gemischt:
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ZrF&sub4; 42 Mol-%
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BaF&sub2; 20 Mol-%
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LaF&sub3; 4 Mol-%
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YF&sub3; 2 Mol-%
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InF&sub3; 2 Mol-%
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NaF 4 Mol-.%
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CsF 5 Mol-%
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NaCl 5 Mol-%
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CsCl 5 Mol-%
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Obwohl dies etwa 2,5 Gew-% Chlor (als Chlorid) ergibt,
beträgt das Molverhältnis F:Cl etwa 28:1.
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Das Gemenge wurde in einem Pt/Au-Tiegel unter einem
Stickstoffstrom 1 h auf 400 ºC erwärmt; die Temperatur
wurde dann auf 850 ºC erhöht, und das Glas wurde 2 h lang
unter O&sub2; weiter erhitzt, um die Schmelze zu oxidieren,
wonach das Ganze eine weitere Stunde bei einer
niedrigeren Temperatur, 670 ºC, erwärmt wurde, bevor das Gießen
erfolgte. Das Gießen wurde unter Unterdruck mit einem
Strom von trockenem N&sub2; durchgeführt, um eine
Blasenbildung zu verhindern. Auch während des Glasschmelzens wurde
ein Unterdruck angewandt, wobei die Schmelze eine
Temperatur von 670 ºC aufwies.
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Außer den in den Tabellen 1 und 2 angegebenen
Zusatzstoffen enthielten die Zusammensetzungen auch 500
Gewichtsppm Pr³&spplus;, bezogen auf die übrigen Zusatzstoffe. Pr³&spplus; ist
ein aktives Dotierungsmittel zur Unterstützung der
Laserund Verstärkungsleistung.
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Die Spalten λ in den Tabellen 1 und 2 geben die
Wellenlänge in Mikrometern an, die die Grenze der
Infrarotübertragung für die entsprechende Zusammensetzung darstellt.
Die Zusammensetzung überträgt zwar bei Wellenlängen, die
kürzer als λ sind, jedoch ist die Dämpfung bei
Wellenlängen, die größer sind als λ, sehr hoch (λ wird gewöhnlich
als "Infrarot-Cut-off-Wellenlänge" bezeichnet)
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Einige Theoretiker sind der Auffassung, daß die
Multiphononen-Absorptionseigenschaf ten eines Glases viele seiner
optischen Eigenschaften beeinträchtigt. Hier wird
beispielsweise angenommen, daß die
Multiphononenabsorption die Infrarot-Cut-off-Wellenlänge (d.h., λ wie in den
Tabellen 1 und 2 angegeben) und auch die Wechselwirkung
mit den innerhalb des Glases stattfindenden
Laserprozessen beeinträchtigt. Es ist zu erwarten, daß
Halogenidgläser, bei denen das gesamte Halogenid als Chlorid
vorliegt,
eine Infrarot-Cut-off-Wellenlänge bei längeren
Wellenlängen als die entsprechenden Halogenidgläser
aufweisen, bei denen das gesamte Halogenid als Fluorid
vorliegt. Die in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzungen
enthalten jedoch nur geringe Mengen an Chlorid, und es
ist nicht zu erwarten, daß dadurch die Infrarot-Cut-off-
Wellenlänge (und daher auch nicht die
Multiphononen-Absorptionseigenschaf ten) des Glases beeinträchtigt werden.
Somit steht zu erwarten, daß die Laserleistung die
gleiche wie bei Zusammensetzungen ist, die nur Fluorid
enthalten. Die in Tabelle 2 aufgeführten Werte Δλ zeigen,
wie zu erwarten war, an, daß der Ersatz von Fluor durch
bis zu 4% Chlor auf die Infrarot-Cut-off-Wellenlänge der
Zusammensetzung nur eine geringe oder gar keine
Auswirkung hat, und es ist daher überraschend, daß durch das
Vorliegen der angegebenen Menge an Chlorid die
Lasereigenschaf ten in der Weise beeinflußt wurden, wie im
folgenden näher ausgeführt ist.
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Vor der Angabe von Zahlenwerten sollen im folgenden
bestimmte qualitative Vergleiche angestellt werden.
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Die Halogenide von Zr, Ba und La sind die hauptsächlichen
Bestandteile für die Glasbildung. Diese drei Halogenide
machen etwa 75 Mol-% der Zusammensetzung aus. Zur
Einstellung des Brechungsindex können diese drei Metalle
teilweise durch andere Metalle, beispielsweise Hf,
ersetzt werden, um Wellenleiteranordnungen anzugeben.
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Herkömmliche Fluorzirconatgläser enthalten AlF&sub3;, das aber
durch die Halogenide von Indium und Yttrium ersetzt
werden kann, wodurch vorteilhafte Wirkungen erzielt werden
können, die quantitativ im folgenden angegeben sind.
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Alkalimetallhalogenide sind für eine stabile
Glaszusammensetzung erforderlich, die normalerweise mit NaF
erzielt wird. Es ist vorgeschlagen worden, Na durch Cs zu
ersetzen; im Rahmen der Erfindung ist jedoch festgestellt
worden&sub1; daß bei Systemen, in denen das gesamte Halogenid
aus Fluorid besteht, gerade durch diese Substitution die
Tendenz besteht, daß die Glasstabilität signifikant
abnimmt. Bei herkömmlichen Systemen wird es daher nicht als
wünschenswert angesehen, Na durch Cs zu ersetzen.
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Bei den in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten
Glaszusammensetzungen wurden drei wichtige Leistungsparameter
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Es
ist hervorzuheben, daß alle diese Zusammensetzungen 500
Gewichts-ppm Pr³&spplus; enthielten.
TABELLE 3
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Die mit "Lebensdauer" bezeichnete Spalte in Tabelle 3
gibt die Fluoreszenzdauer von Pr³&spplus; im aufgeführten
Substrat an. Die Fluoreszenz wurde durch eine
Pumpstrahlung von 1020 nm durch einen mit Ar+ gepumpten
Tilsaphirlaser angeregt. Die Lebensdauer gibt die
Geschwindigkeit an, mit der die Fluoreszenz abklingt,
nachdem der Pumpstrahl abgeschaltet wurde. Die Fluoreszenz
tritt bei 1300 nm auf und entspricht den Laserübergängen
(1G&sub4; T ³H&sub5;), die für einen Telekommunikationsverstärker,
der bei dieser Wellenlänge betrieben wird, erforderlich
sind. Der Wirkungsgrad des Lasers ist der Lebensdauer
proportional.
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Die anderen beiden Spalten, die mit "Stabilität" und "Tx
- Tg" bezeichnet sind, beziehen sich auf die Stabilität
des Glases. Im einzelnen wurden drei Glasparameter
einbezogen, nämlich die folgenden:
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Tg = Glasübergangstemperatur
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Tx = Temperatur des Kristallisationsbeginns
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Tp = Temperatur des Kristallisationspeaks.
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Die mit S bezeichnete "Stabilität" wird wie folgt
berechnet:
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S = [(Tp - Tx) (Tx - Tg)]/Tg.
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Die Werte Tg, Tx und Tp wurden sämtlich aus Differential-
Scanning-Kalorimetriekurven abgelesen, wobei eine
isochrone Aufheizgeschwindigkeit von 20 ºC/min angewandt
wurde. Die Stabilität und (Tx - Tg) sind Parameter, die
die Wärmestabilität des Glases darstellen; je höher diese
Parameter sind, desto vorteilhafter ist es. Allerding ist
die Gesamtheit der Eigenschaften, durch die ein Glas für
eine Verwendung in einem Wellenleiter geeignet ist, sehr
viel komplizierter, und die Stabilitätsparameter stellen
nur ein wesentliches Merkmal der Gesamteigenschafen dar.
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Um den Vergleich zu vereinfachen, wurden die in Tabelle 3
gezeigten Ergebnisse in Tabelle 4 anders angeordnet.
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Wie ersichtlich ist, hat Tabelle 4 einen oberen Bereich,
der sich auf Zusammensetzungen bezieht, die Aluminium
enthalten, und einen unteren Bereich, der sich auf
äquivalente Zusammensetzungen bezieht, bei denen Aluminium
durch ein äquimolares Gemisch von Yttrium und Indium
ersetzt wurde.
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In ähnlicher Weise hat Tabelle 4 einen linken Abschnitt,
der sich auf Zusammensetzungen bezieht, bei denen der
gesamte Gehalt an Alkalimetall Natrium ist, einen rechten
Bereich, in dem der gesamte Gehalt an Alkalimetall Cäsium
ist, und einen mittleren Bereich, der sich auf solche
Zusammensetzungen bezieht, die Cäsium- und
Natriumhalogenid in äquimolaren Mengen enthalten.
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Die Ergebnisse sind wiederum so angeordnet, daß sie einen
Vergleich zwischen dem unterschiedlichen Halogenidgehalt
der Zusammensetzungen mit dem gleichen Metallgehalt
erleichtern. Die Spalte der mit L bezeichneten
"Lebensdauer" und die Spalte der mit 5 bezeichneten
"Stabilität" liegen nebeneinander.
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Es ist zu betonen, daß sich Tabelle 4 auf die in den
Tabellen 1 und 2 angegebenen Zusammensetzungen bezieht und
die Ergebnisse nur aus Tabelle 3 übernommen sind.
TABELLE 4
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Die Zr/Ba/La- Halogenide sind bei allen Gläsern gleich.
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Somit läßt sich feststellen, daß bis zu den angegebenen
Grenzwerten die Lebensdauer der Fluoreszenz und somit der
Wirkungsgrad des Lasers gesteigert werden, wenn Fluorid
durch Chlorid ersetzt wird. Wie oben ausgeführt, war
jedoch zu erwarten, daß sich dadurch die Stabilität
wesentlich verringert.
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Tabelle 4 zeigt ferner, daß andere Substituentien
insofern noch kompliziertere Auswirkungen haben, als sie
voneinander abhängig sind und unter gewissen Umständen eine
starke synergistische Wirksamkeit zu zeigen scheinen. Wie
Tabelle 4 zeigt, betrug die längste
Fluoreszenz-Lebensdauer 163 µs; sie-wurde mit der Zusammensetzung ZBLYIN
erhalten. Der Stabilitätsparameter lag jedoch bei 3,55 im
Vergleich mit einem Stabilitätsparameter von 6,84 bei dem
Standard-Fluorzirconatglas (ZBLAN), mit dem eine
Fluoreszenz-Lebensdauer von nur 107 µs erreicht wurde. Wenn
jedoch ein wenig Natrium durch Cäsium ersetzt wird,
verringert sich die Lebensdauer auf 153 µs, es erhöht sich aber
der Stabilitätsparameter auf 13,03.
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Die in Tabelle 4 angegebenen Vergleiche zeigen, daß der
Austausch einer geringen Menge Fluorid gegen Chlorid für
einen großen Bereich von Gläsern vorteilhaft ist, sowie,
daß die vorteilhafte Wirkung des Austausches von Fluorid
gegen Chlorid sowohl durch den Austausch von Aluminium
gegen Yttrium/Indium als auch durch den teilweisen
Austausch von Natrium gegen Cäsium noch verstärkt wird.
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Es ist ferner anzumerken, daß sich, wenn kein Chlorid
vorhanden ist, ein Austausch von Al gegen Y/In und/oder
ein teilweiser Austausch von Cs gegen Na negativ auf die
Stabilität auswirkt. Überraschenderweise hat jedoch der
obengenannte Austausch eine positive Wirkung, wenn
Chlorid vorhanden ist.
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Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen enthalten als
laseraktives Dotierungsmittel Pr³&spplus;, und sie sind für
Telekommunikationssignale in Verstärkern mit einer
Nennwellenlänge von 1300 nm geeignet. Derartige Signale haben
eine Bandbreite, die sich üblicherweise bis hinunter zu
1260 nm und/oder bis hinauf zu 1340 nm erstreckt. Signale
dieser Nennwellenlänge können verstärkt werden, indem der
Laserübergang ¹G&sub4; - ³H&sub5; genutzt wird, und Pr³&spplus; wird
gepumpt, indem eine Nennwellenlänge von 1020 nm, z.B. das
Band 960 - 1080 nm, verwendet wird.
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Bleifluorid, PbF&sub2;, wird in Fluorzirconatgläsern oft
verwendet. Es wurde festgestellt, daß durch Blei, besonders
bei hohen Konzentrationen, bei Gläsern, die Chlorid
enthalten, eine Tendenz zur Instabilität hervorgerufen
werden kann. Es ist daher bevorzugt, auf die Verwendung von
Blei in Fluorzirconatgläsern zu verzichten.