[發明專利]一種高損傷閾值二倍頻光吸收材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310210092.1
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103265173A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 彭波;侯超奇;陸敏;王鵬飛;高飛;李瑋楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C6/06
• 分類號: C03C6/06;C03B19/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明是一種氧氟玻璃，具體涉及一種高損傷閾值二倍頻光吸收材料的制備方法。

背景技術

隨著激光技術的發展，三倍頻（351nm）激光被廣泛應用。要獲得三倍頻激光，通常的做法是將基頻光通過二倍頻晶體倍頻為二倍頻光，二倍頻光與剩余的基頻光進入三倍晶體實現三倍頻激光的輸出。但從三倍頻晶體出來的三倍頻光中還含有基頻光和二倍頻光。為了獲得干凈的三倍頻光，一般采用分光膜、分光棱鏡、分光光柵實現三種波長的分離，但隨著激光向高能量、高功率的方向發展，分光膜、分光棱鏡、分光光柵難以承受高能量的激光，很容易產生損傷，導致激光能量難以提高。

在此期間，研究人員一直致力提高作為分光棱鏡、分光光柵用石英材料的損傷閾值。如通過改變加工方法、通過化學侵蝕、離子束拋光、CO₂激光器拋光等。以上這些方法確實起到了一定的改善的效果，而且初始損傷點的密度確已降到非常低的程度。但是在大的光學系統中，想要在高能量水平下光學元件不出現任何損傷點仍然是件困難的事情，如果只出現一些小的損傷點也不會影響其性能，但這些損傷點在后續激光的照射下會持續增長變大，盡管損傷點不多，但同樣影響激光的性能，最終難以滿足大型激光裝置的技術要求。由于上述改進方法多是通過物理或化學的方法來減少材料表面的裂紋，消除表面的污染物、拋光材料的方式來提高材料的損傷閾值，材料的缺陷并沒有從根本上消除。這些缺陷在石英的生產過程中會產生，而且在激光輻照還會有新的結構缺陷產生，這些結構缺陷是材料損傷的關鍵因素，但結構缺陷又不容易消除，特別是激光輻照下產生的結構缺陷，促使損傷點加劇增長，導致材料因透過率降低而無法使用。因此石英的損傷問題遲遲不能解決和其本身的結構有很大的關系。1999年勞倫斯里利弗莫爾國家實驗室的技術報告中提出了可以取代熔石英的概念性途徑，如氟化物晶體、氟化物玻璃等。紫外光刻實驗表明，氟化物晶體和玻璃在紫外波段具有很好的抗激光損傷性能。但氟化物玻璃也存在許多缺點，如容易析晶，成玻性差，大尺寸制作困難。

因此，為解決高能激光中三倍頻光和基頻光、二倍頻光的分離問題，尋找一種新型分離材料十分必要。

發明內容

針對目前分光膜、分光棱鏡、分光光柵在高能三倍頻激光中作為分光元件的損傷問題，本發明提出了一種新型的高損傷閾值二倍頻光吸收材料的制備方法。該材料損傷閾值高，可選擇性地濾掉二倍頻光，在紫外波段高透。

本發明的技術方案如下：

一種高損傷閾值二倍頻光吸收材料的制備方法，主要包括以下步驟：

（1）準備原料，其中各組分粉料的粒徑為180～220微米，均為化學純；配比如下：

根據摩爾百分比計算出以上各組分的重量百分比，稱取原料混合均勻；

（2）將混合均勻后的原料加入鉗鍋中，加熱熔融，熔制溫度控制在1050--1150℃左右，并持續攪拌（熔制時間根據原料多少而定，一般10kg原料，大約需要24小時）；

（3）待熔融得到澄清玻璃液后，降溫至900-950℃，將高溫的玻璃液注入到已經預熱好的模具中成型；

（4）將裝有玻璃液的模具放入馬弗爐中，以10℃/小時進行退火，直到溫度降至50℃，關閉馬弗爐，待自然降至室溫，取出成品，即為高損傷閾值的二倍頻光吸收材料。

上述步驟（1）的原料組分為AlF₃、BaF₂、MgF₂、SiO₂、Y₂O₃、CoO，所占摩爾百分數優選分別為40%、15%、25%、14%、2.5%、3.5%。

上述步驟（2）的最優熔制溫度為1100℃左右。

本發明具有以下優點：

本發明采用傳統的熔融法即可制備得到高激光損傷閾值二倍頻光（532nm&527nm）吸收玻璃，該玻璃的優點是三倍頻激光（351nm）透過性好，對二倍頻激光有強吸收。同時，該玻璃具有優異的抵抗三倍頻、二倍頻激光損傷的性能，可用于強激光，分離倍頻過程中混在三倍頻激光中的二倍頻激光，解決光柵、分光膜、分光棱鏡在分離二倍頻、三倍頻激光時的損傷問題，可以進一步提高激光器的負載能力，并有望用于ICF(inertial?confinementfusion)激光器中，濾掉倍頻晶體出來的三倍頻激光中的二倍頻光，實現二倍頻、三倍頻激光的分離。

附圖說明

圖1為本發明的二倍頻光吸收材料的透過率曲線。

具體實施方式