АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТНЫХ ЛАЗЕРОВ Советский патент 1994 года по МПК H01S3/207 

Изобретение относится к жидким активным средам, используемым для получения мощного непрерывного излучения, например, в лазерах.

Известно активное вещество для жидкостных лазеров.

Вещество состоит из хлорокиси фосфора, галогенидов металлов, активированных редкоземельными элементами, в частности гидроокисью неодима. Компоненты в этом материале находятся в соотношении, мас.%: Оксихлорид фосфора 15-98 Галогениды металлов 1-60
Редкоземельный элемент 0,1-25
Недостатками данного вещества являются высокая токсичность из-за наличия оксихлорида фосфора и неустойчивость растворов во времени.

Наиболее близким к предложенному является активное вещество для жидкостных лазеров, содержащее хлорид неодима и хлорид галлия.

Это вещество используется в мощных лазерах и квантовых усилителях оптического диапазона, в качестве основы жидкостного элемента использованы хлориды металлов III группы периодической системы: бор, алюминий, галлий, индий или их двойные и более сложные смеси между собой и с хлоридами элементов V группы.

Однако это вещество, обладая меньшей токсичностью, имеет следующие недостатки.

Температура плавления хлоридов, входящих в смесь, имеют следующие значения: GaCl₃ - 77,9^oC; NdCl₃ - 760^oC; KCl - 768-770^oC. Эвтектическая смесь имеет температуру плавления более низкую, чем температура плавления самого низкоплавкого соединения, входящего в состав, т.е. трихлорида галлия.

Однако при комнатной температуре (25^оС) и несколько выше ее смесь остается твердым кристаллическим соединением и требует подогрева для превращения в жидкость.

Целью данного изобретения является понижение вязкости активного вещества и расширение температурного диапазона работы лазера. Поставленная цель достигается тем, что в активное вещество для жидкостных лазеров, содержащее хлорид неодима и хлорид галлия, дополнительно введен хлористый тионил при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Хлористый тионил 25-98 Хлорид галлия 1,9-60 Хлорид неодима 0,1-15
Благодаря использованию растворителя - хлористого тионила в полученном веществе не образуется коллоидных растворов, приводящих к укрупнению растворенных комплексных частиц с последующим выпадением осадков.

Данное активное вещество синтезировали следующим образом. Во взвешенные ампулы на 200 мл заливали расплавленный хлорид галлия (т.пл. 79^оС). По разности весов определяли навеску хлорида галлия. Затем в эту же ампулу добавляли рассчитанное количество тионила и хлорида неодима. Растворение хлорида неодима в системе SOCl₂-GaCl₃ происходит при комнатной температуре в течение 1 ч.

Был проведен целый ряд синтезов. Полученные лазерные системы были исследованы по основным люминесцентно-спектроскопическим характеристикам. Эти данные приведены в табл.1.

В табл.2 приводятся данные по температурам плавления, кипения и вязкости, характеризующим область жидкого состояния, вещества-прототипа и данного вещества.

Как следует из таблицы, область жидкого состояния в предлагаемом образце в значительной степени сдвинута в область низких температур. Аналогичную тенденцию имеет и вязкость.

Это достигается благодаря тому, что использован в качестве растворителя хлористый тионил.

В данной смеси образуется жидкое вещество с меньшей вязкостью по сравнению с веществом прототипа. Это вещество является жидкостью при комнатной температуре. Низкая вязкость и высокая текучесть данного вещества позволяет создать прокачной лазер. Как известно, важнейшим преимуществом прокачного лазера является работа в непрерывном режиме генерации. Благодаря созданию вещества с растворителем - хлористым тионилом и соответствующей смесью компонентов появилась возможность создания смеси с пониженной вязкостью и более низкой рабочей температурой. Растворы на основе SOCl₂-GaCl₃-NdCl₃ не имеют неравновесных состояний и пригодны к использованию в течение всего срока хранения.

АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТНЫХ ЛАЗЕРОВ, содержащее хлорид неодима и хлорид галлия, отличающееся тем, что, с целью понижения вязкости активного вещества и расширения температурного диапазона работы лазера, в него дополнительно введен хлористый тионил при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Хлористый тионил 25 - 98
Хлорид галлия 1,9 - 60
Хлорид неодима 0,1 - 15