掺杂浓度表示形式

掺杂浓度是光纤光学中无源或有源掺杂光纤中最重要的参数之一。在文献中可以找到许多不同的方法来表示基于原子或摩尔的掺杂浓度。

化学元素基于原子或离子的定义是非常明确的。例如原子百分比（atomic percentage，at.%）、原子质量百分比（atomic weight percentage，at.wt.%）和数量密度（number density，）。这与基于分子的定义如，摩尔百分比（molar percentage，mol%）、摩尔质量百分比（molar weight percentage，mol wt.%）形成对比，因为这些定义取决于分子构型，而分子构型又取决于特定分子中掺杂剂或主体元素的原子数。

转换计算

例题，以Yb-/Al-/P掺杂玻璃进行计算

各组成元素的原子质量和分子质量如下图

假设原子百分比已知

为 （ Si：Yb：Al：P）=（94.73at.%：0.3at.%：3.11at.%：1.86at.%）

那么原子质量百分比

（Si：Yb：Al：P）为：（93.22at.wt.%：1.82at.wt.%：2.94at.wt.%：2.02at.wt.%）

其中93.22at.wt.%=94.73*28.0855/(94.73*28.0855+0.3*173.04+3.11*26.982+1.86*30.974)，其余请自行验证。

数量密度

（SiO2：Yb2O3：Al2O3：P2O5）为（2.206*1e22：6.978*1e19：7.243*1e20：4.332*1e20）

其中2.206*1e22=(6.02214076×1e23*2.2/60.1)*(94.73/94.73)≈2.204*1e22。其中6.02214076×1e23是阿伏伽德罗常数，2.2为SiO2的密度单位是g/cm-3。

6.978*1e19=(6.02214076×1e23*2.2/60.1)*(0.3/94.73)≈6.978*1e19

其余请自行验证

摩尔百分比

（SiO2：Yb2O3：Al2O3：P2O5）为（97.29mol%：0.15mol%：1.6mol%：0.96mol%）

其中97.29mol%=94.73/(94.73+0.3/2+3.11/2+1.86/2)

0.15mol%=0.3/2/(94.73+0.3/2+3.11/2+1.86/2)

摩尔质量百分比

（SiO2：Yb2O3：Al2O3：P2O5）为（94.21mol%：0.98mol%：2.62mol%：2.18mol%）

其中94.21mol%=94.73*60.1/(94.73*60.1+0.3*394.08/2+3.11*101.96/2+1.86*141.96/2)

0.98mol%=0.3*394.08/2/(94.73*60.1+0.3*394.08/2+3.11*101.96/2+1.86*141.96/2)

参考文献：Romano, Valerio; Pilz, Sönke; Najafi, Hossein. Powder Process for fabrication of Rare Earth-Doped Fibers for Lasers and Am-363 plifiers In: Handbook of Optical Fibers (S. 1-43). 2018. Singapore: Springer Nature 10.1007/978-981-10-1477-2_51-1