Фототропное кристаллическое вещество Советский патент 1992 года по МПК H01S3/11 

Изобретение относится к материалам лазерной техники, а более конкретно к материалам для изготовления кристаллических пассивных лазерных затворов (КПЛЗ).

Известны кристаллические фототроп- ные материалы на основе кристаллов фтористого лития LIF, в которых под действием /-излучения созданы - центры окраски.

Затворы на основе этого материала обладают существенными недостатками. При воздействии на них температуры в диапазоне 60-100°С концентрация - центров резко снижается, что приводит к уменьшению начального коэффициента поглощения затвора, определяющего выходную энергию лазера. При воздействии излучения ультрафиолетовой (УФ) и видимой области спектра концентрация Гг -центров также значительно уменьшается. При воздействии в течение нескольких часов одного из указанных факторов КПЛЗ на основе LiF : теряют фототропные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является кристаллическое фототропное вещество на основе кристаллов алюмоиттриево- го граната с хроммагниевыми центрами окраски. КПЛЗ, изготовленные из известного материала, не изменяют своих параметров при воздействии повышенной температуры и оптического излучения(обладают высокой фото- и термостабильностью).

Однако получить известное фототропное кристаллическое вещество с начальным коэффициентом поглощения более 4 см невозможно без существенного снижения его оптической однородности, что сдерживает повышение выхода годных затворов.

Целью изобретения является повышение выхода годных затворов за счет увеличения их коэффициента поглощения.

Поставленная цель достигается тем,что в фототропное кристаллическое вещество со структурой граната на основе оксидов иттрия Ґ263, алюминия АЫЭз, хрома СгаОз и магния МдО для затворов лазеров дополнительно вводят оксид кальция СаО при следующем соотношении ингредиентов, мол. %:

сл

с

X CJ СЛ Ю N Ч)

36,56-37,49

59,38-62,48

0,01-1,56

0,01-1,56

0,01-0,94

Дополнительное введение в фототроп- ное кристаллическое вещество на основе кристаллов алюмоиттриевого граната с хроммагниевыми центрами окраски ионов кальция Са2+ увеличивает концентрацию фототропных хромметаллических центров окраски (хроммагниевых и хромкальцие- вых), образующихся в связи с перезарядкой части ионов Сг до состояния окисления Сг , вызванной необходимостью компенсации заряда, при одновременном вхождении двухвалентных ионов Мд2+ и Са2+. Как показали спектральные исследования, в предлагаемом веществе при одновременном введении ионов хрома, магния и кальция образующиеся хромметаллические центры окраски обладают фототропными свойствами в ближнем инфракрасном диапазоне (0,9-1,2 мкм).

В табл. 1 приведен химический состав предлагаемого и известного фототропных веществ.

В табл. 2 приведены параметры КПЛЗ (начальный коэффициент поглощения, коэффициент пропускания, диаметр и толщина затвора) и выход годных КПЛЗ из одного кристалла предлагаемого и известного фототропных веществ.

Из выращенных кристаллов предлагаемого и известного фототропных веществ, предварительно отожженных в кислородсодержащей атмосфере при 1200-1400°С в те- чение 72 ч, изготовлены пассивные лазерные затворы в виде плоскопараллельных пластин.

Из данных, приведенных в табл. 2 следует, что выход годных КПЛЗ, изготовленных из предлагаемого вещества, в 1,53-2,51

раза выше выхода годных КПЛЗ, изготовленных из известного вещества.

При одновременном содержании оксида кальция СаО более 0,94 мол. % и оксидов

хрома СгаОз и магния MgO более 1,56 мол. % заметно снижается выход годных КПЛЗ за счет снижения оптической однородности выращиваемых кристаллов, приводящего к резкому возрастанию технологических потерь (брака).

При одновременном содержании оксидов кальция СаО, магния MgO и хрома СгаОз менее 0,01 мол. % начальный коэффициент поглощения на хромметаллических центрах

окрарки снижается, приближаясь к уровню начального коэффициента поглощения на хроммагниевых центрах окраски известного вещества, что приводит к неоправданному снижению выхода годных КПЛЗ на

основе предлагаемого вещества. Для получения кристаллов предлагаемого вещества пригодны технология и оборудование, используемые в серийном производстве кристаллов известного вещества.

Формула изобретения

1.Фототропное кристаллическое вещество со структурой граната на основе оксидов иттрия Y20s, алюминия , хрома Сг20з для затворов лазеров, отличающеесятем.что.сцельюповышениявыхода годных затворов за счет увеличения их коэффициента поглощения, оно дополнительно содержит оксид кальция СаО при следующем соотношении ингредиентов, мол. %:

Y20s36,56-37,49

А 20з59,38-62,48

СпгОз0,01-1,56

СаО0,01-0,94

2.Вещество по п.1,отличающееся тем, что оно содержит оксид магния MgO в количестве 0,01-1,56 %.

Таблица1

Таблица 2

Использование: материалы лазерной техники. Сущность изобретения: вещество содержит оксиды иттрия, алюминия, хрома, кальция в определенном соотношении, а также может содержать оксиды магния 1 з. п. ф-лы, 2 табл.