Материал для аподизирующей диафрагмы Советский патент 1983 года по МПК G02B5/22 

Изобретение относится к области квантовой электроники, а более конк ретно к материалам, служащим для формирования пространственного расп ределения полей лазерного излучения Оно может быть использовано при изг товлении аподизирующих (мягких) диафрагм, обеспечивающих высокий,коэф фициент заполнения и гладкое поперечное распределение интенсивности излучения г/ щных лазерных установок применяемых для получения управляемого агермоядерного синтеза. Известен материал для аподизирую щей диафрагмы, представляющий собой кедровое масло, которым заполняют полость переменной толщины l . Недостатком такого материала являет ся его вскипание под действием мощного лазерного излучения и, следова тельно, отсутствие возможности рабо ты с высокой частотой повторения импульсов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ма териал для аподизирующей диафрап, представляющей собой ионный кристалл с центрами окраски 2 . В этом мате риале в качестве ионного кристгшла использован монокристаллический фто рид кальция (CaF2), содержащий примесь трехвалентных редкоземельных ионов (TR), например празеодима (Рг). Радиальный градиент коэффициента поглощения кристалла формирует ся при этом благодаря его облучению ионизирующим излучением ( У -лучами, электронными пучка ди) , интенсивность которого изменяется н соответствии с заданным градиентом, В результате этого облучения происходит радиационное преобразование трехвалентных примесных ионов в двухвалентные, которые служат рабочими центрами поглощения. Недостатком данного материала является низкий коэффициент его оптического поглощения на длине волны Х - ЮбОнм. Например для CaF2 - Рг коэффициент поглощения 1,8см Этот недостаток обусловлен низкой эффективностью указанного преобразования для CaFj - TR. Низкий коэффициент поглощения не позволяет получить на малой толщине диафрагмы достаточного градиента поглощения, в то время как для подавления дифракционных выбросов требуется плавное радиальное изменение коэффициента поглощения на 2-3 порядка на толщин 1 мм. Кроме того, рабочие центры поглощения материала обладают малой термической стабильностью и при повышении температуры, а также при длительном хранении при комнатной темпе ратуре paspymaWrca, Цель изобрётения-повышение коэффициента поглощения материала и термической устойчивости поглощающих центров устройств. Поставленная цель достигается тем, что в материале для аподизирующей диафрагмы, представляющем собой ионный кристалл с центрами окраски, в качестве ионного кристалла использован фторид лития, содержащий примесь азотнокислого уранила при следующем соотношении компонентов, вес.%: Фторид лития (LiF) 99-99,99 Азотнокислый уранил (UO2(NO) ) 1- 0,01 соответственно. На фиг. 1 представлены спектральные характеристики коэффициента поглощения предлагаемого {кривая 1) и известного (кривая 2) материалов после их облучения -излучением в идентичных условиях; на фиг. 2 - вид этих характеристик через месяц (кривая 3 соответствует предлагаемому материалу, кривая 4 - известному) и через шесть месяцев хранения при комнатной температуре в темноте (кривая 5 соответствует предлагаемому материалу , кривая б - известному) . Предлагаемый материал был изготовлен и испытан следующим образом, Сначала методом Киропулоса на воздухе с использованием соли литий фтористый квалификации ХЧ МРТУ 6-09-2451-65 был выращен монокристалл LiF. При этом в шихту добавлялись соль ио (Р(ОЗ ) квалификации ЧДА ВТУ РУ-966-53 в концентрации 0,05 мас.%. В результате экспериментальных исследований выяснилось, что при концентрации примеси, меньшей 0,01 мас.%, наведенное поглощение уменьшается, а увеличение концентрации свыше 1 мас.% приводит к образованию агрегации примеси и к появлению оптических неоднородностей в материале диафрагмы. Далее монокристалл облучался Jf- лучами изотопа Со 60 дозой IlO Р при Т 300 ,К, Оптическое поглощение измерялось спектрофотометром MPS - 50L . Из фиг. 1 видно, что коэффициент поглощения предлагаемого материала на длине волны 1060 км составляет (после облучения К 5,0 см-, т,е, более чем в 2 раэа выше по сравнению с облученным , Анализ кривых, приведенных на фиг. 2, показывает, что коэффициент поглощения известного материала уменьшается с течением времени. Это обусловлено разрушением части центров поглощения в результате длительного хранения этого материала при комнатной температуре. В то же время совпадение

кривых 3 и 5 соответствует о термической стабильности поглощающих центров предлагаемого материала.

Для испытания стойкости рабочих центров поглощения материала на основе фторида лития к мощному лазерному излучению образец подвергался воздействию 6000 импульсов ИАГ-Nd лазера ЛТИ Ш-8 с плотностью мощности Вт/см и длительностью импульса 20 НС.

Изменений в спектре поглощения не обнаружено, и следовательно, в предлагаемом материсше центры поглощения характеризуются высокой лучевой стойкостью. При этом порог разрушения

материала составляет -vlO Вт/см. Кроме того, эффект просветления предлагаемого материала наблюдается только при BejBH4HHax мощности, превышающих значения Вт/см.

Предложенный материал дпя подизирующей диафрагмы устойчив к воздействию влаги, прост и недорог в изготовлении и эксплуатации. Использование данного материала для диафрагмы в задающем и усилительном каскадах мощных лазерных установок позволит увеличить мощность излучения и повысить пороговую мощность разрушения оптических элементов.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ АПОДИЗИРУЮЩБЙ ДИАФРАГМЫ, представлякиций собой ионный кристалл с центрами окраски, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента поглощения материёша и повьацения термической устойчивости поглощающих центров, в качестве ионного кристалла в нем использован фторид лития, содержащий примесь азотнокислого уранила при следующем соотнесении компонентов, вес.%: Фторид лития 99-99,99 Азотнокислый уранил 1-0,01 соответственно. (Л со 00 4;: