大口径高性能激光钕玻璃研究进展

 在概述国内外高功率激光钕玻璃的发展及其主要性质的基础上,重点论述了上海光学精密机械研究所在大口径N31高功率激光钕玻璃半连续熔炼工艺、连续熔炼工艺、包边工艺等方面的研究进展。报道了半连续熔炼工艺制备的不同Nd₂O₃浓度N31钕玻璃的光吸收损耗和荧光寿命及小信号增益系数,并给出了这些钕玻璃坯片小信号增益系数的波动范围。通过对半连续熔炼和连续熔炼工艺制备的N31激光钕玻璃主要性能的比较,证明连续熔炼工艺制备的N31钕玻璃的主要性能指标与半连续熔炼的性能相当。对于400 mm大口径N31钕玻璃坯片的包边进行了模拟考核,结果表明,采用现有包边工艺的钕玻璃可以承受1 000次高功率氙灯辐射。     

稀土掺杂光功能玻璃及器件应用（特邀）

稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能,使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件,均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃,具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性,分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料;光致热折变玻璃及体光栅器件,可实现波长选择和模式选择功能,具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点,是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃,掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质研究

研究了Cr³⁺,Yb³⁺,Er³⁺共掺磷酸盐铒玻 璃转镜调Q激光性质.三种Er₂O₃掺杂浓度的激光实验结果表明，在Er₂O₃名义掺杂浓 度为0.5wt％时，玻璃的综合激 光性质最好，重复频率为0.1Hz时，它的激光阈值功率为14.5mJ，最大输出能量为9.6mJ ，斜率效率为0.55％.在同种实验条件下，比较了Cr14和Kigre公司生产的QE-7S激光性质参数，实验表明，前者激光阈值功率稍低，而后者的斜率效率和最大输出功率略高. 关键词： 3+-Yb³⁺-Er³⁺共掺')" href="#">Cr³⁺-Yb³⁺-Er³⁺共掺 磷酸 盐玻璃 光谱性质 激光性质     

激光玻璃与包边玻璃的折射率匹配

从理论上详细探讨了基质激光玻璃与包边玻璃的折射率匹配与剩余反射率的关系,并从实验上验证了折射率匹配越好,吸收系数与包边玻璃厚度的乘积越大,则剩余反射率越低,从而对激光放大器中寄生振荡的抑制越好,增益也就越高.     

掺铒钙铝硅玻璃的光学带隙

玻璃中稀土掺杂的离子的光谱性质受其周围的玻璃结构和在玻璃基质中的分布影响很大。利用熔融法制备了组分为9S iO2.26A l2O3.65CaO.1.0Er2O3.0.3Yb2O3和分别加入MgO以及La2O3的掺铒钙铝硅玻璃,并研究了其吸收边和光学带隙。计算得出离子填充比随玻璃的平均摩尔质量的增大而减小,同时利用Judd-O felt模型计算出该玻璃体系的Ω2,Ω4和Ω6参数,并进行了分析。随着MgO或La2O3的加入,吸收边向短波长移动,光学带隙增大,同时Ω2和Ω6值也增大。对ln(α)和ω的曲线进行线性拟合可以计算Urbach能量,其值与光学带隙的变化趋势一致。     

大尺寸连熔N31型掺钕磷酸盐激光玻璃的性能研究

报道了磷酸盐激光钕玻璃的连续熔炼线,以及采用连续熔炼工艺获得的400 mm口径N31钕玻璃的主要性能。连熔所制备的N31-35钕玻璃的掺杂离子浓度为3.47(±0.02)×1020cm-3;1053 nm处的折射率为1.5336±0.0005;400 nm处的吸收系数平均值为0.098 cm-1;1053 nm处的激光波长损耗为0.13~0.15%cm-1;3000 cm-1处的吸收系数平均值为0.83 cm-1。400 mm口径连熔N31钕玻璃的透射波前畸变在633 nm处小于λ/3波长。采用1053 nm、脉冲为3 ns激光作用下连熔钕玻璃的体破坏阈值大于40 J/cm2。结果表明,在N31钕玻璃的连续熔炼工艺中,除铂金和除水都取得了很好的效果。     

铈离子价态和OH~-根浓度对Tb~(3+)掺杂磷酸盐玻璃发光性能的影响

通过控制熔制气氛获得了Ce/Tb离子共掺磷酸盐玻璃样品,利用吸收光谱判断Ce离子在玻璃中的价态,并研究了不同Ce离子价态下的激发光谱和发射光谱,进而分析了Ce离子价态对Tb3+离子发光性能的影响。通过除水工艺的控制,获得不同OH-根浓度的Ce/Tb离子共掺磷酸盐玻璃样品,研究了OH-根浓度对Tb3+离子发光性能的影响。结果表明,在Ce/Tb离子共掺磷酸盐玻璃中,采用还原气氛熔制和通气除水工艺,可大大提高Tb3+离子在545 nm处的发光强度。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质研究

研究了Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质.三种Er2O3掺杂浓度的激光实验结果表明,在Er2O3名义掺杂浓度为0.5wt%时,玻璃的综合激光性质最好,重复频率为0.1Hz时,它的激光阈值功率为14.5mJ,最大输出能量为9.6mJ,斜率效率为0.55%.在同种实验条件下,比较了Cr14和Kigre公司生产的QE-7S激光性质参数,实验表明,前者激光阈值功率稍低,而后者的斜率效率和最大输出功率略高.     

激光钕玻璃包边残余应力实验研究

为减少放大自发辐射和抑制寄生震荡,需在激光钕玻璃片侧面粘接一层吸收介质包边玻璃,其中,包边残余应力是粘接的一个重要参数。详细描述了激光钕玻璃与包边玻璃在包边粘接过程中粘接界面附近残余应力的来源,实验讨论分析了精密退火、加工、包边粘接等对界面附近残余应力的影响。结果表明,退火过程中的边缘应力对粘接界面附近残余应力影响比较大,且包边面加工面型匹配越差,则界面附近残余应力越大,而低收缩率和低模量的粘接胶对界面附近的残余应力影响较小。