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摘要
锗酸盐玻璃具有红外透过范围宽、最大声子能量低、机械性能优异等特点,是中红外窗口和固体激光器等的核心工作介质.以往在新玻璃体系研究中主要依赖“试错法”,这种方法基于大量实验,获得的数据有限.而常用的统计法、加和法等计算预测方法又仅局限于玻璃的物理性质计算,难以有效指导新型激光玻璃的探索.本文以Er3+掺杂BaO-CaO-GeO2（BCG）玻璃为例,提出利用该玻璃体系相图中的五种一致熔融化合物（CaO·GeO2,CaO·2GeO2, CaO·4GeO2, BaO·4GeO2和BaO·GeO2）的物理和光谱性质,即可快速定量地预测整个玻璃形成区内所有玻璃组成的物理和光谱特性.研究表明,在该玻璃体系中,物理性质如密度和折射率的理论预测与实际值的最大误差分别为-2.05%和-0.97%,光谱特性如1530和2710 nm波段的有效线宽、吸收和发射截面、寿命、增益带宽和光学增益的最大误差均小于10%.在此基础上,建立了Er3+掺杂BCG玻璃组成-结构-性质数据库,并将其初步应用于不同场景玻璃的成分设计.本研究符合玻璃结构相图模型的理论思想,对其他激光玻璃的研究具有指导意义.
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