[發(fā)明專利]高功率摻釹磷酸鹽激光玻璃的一體化包邊方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110135458.8
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112745040A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳輝宇;錢敏;唐景平;王欣;程繼萌;陳樹彬;倪家川;胡麗麗;陳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: C03C23/00
• 分類號: C03C23/00;C03B5/235;C03B5/225
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種高功率摻釹磷酸鹽激光玻璃的一體化包邊方法，本發(fā)明方法包邊后的摻釹磷酸鹽激光玻璃可在折射液、無機(jī)或有機(jī)冷卻介質(zhì)中不會發(fā)生包邊界面的侵蝕脫落，可承受更高的重復(fù)頻率的激光，工作周期更長更可靠，剩余反射在1×10^?5?9×10^?5范圍，能完全滿足吸收自發(fā)放大輻射和消除寄生震蕩的要求，由于包邊玻璃和摻釹磷酸鹽激光玻璃的膨脹率相匹配，通光口徑殘余應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力雙折射≤5nm/cm，不影響光學(xué)精密加工透射波前質(zhì)量，符合高功率固體激光系統(tǒng)的工程應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光玻璃，特別是一種高功率摻釹磷酸鹽激光玻璃的一體化包邊方法。

背景技術(shù)

高功率固體激光系統(tǒng)主要采用片狀摻釹磷酸鹽激光玻璃作為增益介質(zhì)，避免了傳統(tǒng)棒狀摻釹磷酸鹽激光玻璃的熱透鏡效應(yīng)、熱致雙折射效應(yīng)等，但片狀摻釹磷酸鹽激光玻璃內(nèi)會產(chǎn)生的放大自發(fā)輻射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)和寄生振蕩(Parasitic Oscillations，PO)影響系統(tǒng)儲能效率和激光輸出能力。目前抑制ASE和PO的主要方法是對摻釹磷酸鹽激光玻璃進(jìn)行包邊，即是在垂直于光路方向的片狀摻釹磷酸鹽激光玻璃的側(cè)邊四周配以吸收ASE和PO的介質(zhì)。片狀摻釹磷酸鹽激光玻璃一般采用聚合物粘結(jié)包邊和涂敷燒結(jié)包邊【參見1：Howard T.Powell,Michael o.Riley,Charles R.Wolfe,etal.Composite polymer glass edge for laser disks[P].U.S.English,4849036,July18,1989；2：T.Meng,J.Tang,J.Hu et al.Edge cladding technology to suppress theamplified stimulated emission(ASE)of the laser disks[P],Chinese PatentZL201010273819.7,October 27,2013；3：Hisayoshi Toratani,Hidakamachi.Edge-cladding glass of disc laser glass:us4217382[p].1980-08-12；4：AlexanderJ.Marker.Cladding glass ceramic for use in high powered lasers:us 5718979[p].1998-02-17；5：S E Stokowski,S M Yarema,I F Stowers.Edge Cladding,LaserProgram Annual Report 1980,Vol(1):p214-217】，其中長方形片狀適合用聚合物粘接包邊技術(shù)進(jìn)行包邊，即在片狀摻釹磷酸鹽激光玻璃的四周用有機(jī)聚合物粘接一層吸收ASE和PO的摻銅包邊玻璃，由于有機(jī)聚合物的存在，使包邊的摻釹磷酸鹽激光玻璃無法承受高功率工作條件的熱沖擊，也無法在高功率條件下的冷卻介質(zhì)中工作。而對于橢圓形片狀而言，采用聚合物包邊的話則包邊玻璃的加工則非常困難甚至無法加工，一般采用涂敷燒結(jié)包邊技術(shù)即是將低熔點的包邊玻璃粉和分散劑(Dispersing Agent)混合形成漿料，然后將漿料涂覆在摻釹磷酸鹽激光玻璃側(cè)面，在T_g溫度附近加熱處理，于是包邊玻璃被燒結(jié)于摻釹磷酸鹽激光玻璃側(cè)面；但涂覆包邊技術(shù)主要應(yīng)用于N21型摻釹磷酸鹽激光玻璃橢圓片，且存在包邊界面具有大量氣泡、缺陷和碳化物，會使剩余反射增大(約為0.1×10^-2～25×10^-2范圍)而影響抑制ASE和PO的能力的問題。且隨著激光釹玻璃技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)激光性能更加良好的新型N31型摻釹磷酸鹽激光玻璃，相對于涂覆燒結(jié)包邊的N21型摻釹磷酸鹽激光玻璃而言，N31摻釹磷酸鹽激光玻璃的T_g為450℃，比N21的T_g550℃低約100℃，相應(yīng)燒結(jié)的溫度則需要降低，于是涂覆的包邊玻璃粉會出現(xiàn)燒結(jié)不完全并存在應(yīng)力碎裂風(fēng)險，且N31的折射率比N21低，包邊玻璃粉的折射率也要相應(yīng)降低才能匹配，存在難以兼顧低熔點和低折射率的問題，故基本上無法實現(xiàn)涂覆燒結(jié)包邊。

發(fā)明內(nèi)容