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。     

Experimental investigation on laser-induced surface damage threshold of Nd-doped phosphate glass

Nd-doped phosphate glass is the dominant amplifier material used in solid state high average power laser systems.Surface imperfection and subsurface damage(SSD)of the glass,resulting from the optical fabrica-tion process,limit the increment of laser system energy output.Thus,it is important to enhance the surface damage threshold of Nd-doped phosphate glass surface.The influence of abrasive size,polishing powder,grinding mode,and chemical treatment on the laser-induced damage threshold(LIDT)of Nd-doped phos-phate glass surface is investigated.Results show that the LIDT is affected little by different polishing powders and grinding modes.The LIDT correlates with the abrasive size,which produced different depths of SSD.A suitable acid etching treatment can remove the imperfection and the SSD for improving the LIDT of Nd-doped phosphate glass surface.The combination of several effective techniques and methods,which are low-cost and practical,should be useful to enhance the LIDT of Nd-doped phosphate glass surface.     

后处理对离子交换磷酸盐玻璃平面光波导的影响

研究了退火和二次离子交换对Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃平面光波导传输特性的影响。在退火过程中，由于热效应和波导层Ag+离子的浓度差使得Ag+离子重新分布；随着退火时间的延长和温度的升高，光波导模式数目逐渐增加，波导层深度加深，且波导表面折射率与玻璃基质折射率差减小，退火扩散深度与退火时间的平方根成正比。电子探针结果显示在二次离子交换后形成了掩埋式的光波导，Ag+离子浓度接近二次方分布，而掩埋式的光波导有助于降低光波导的传输损耗。     

用于波导放大器的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的性能研究

通过优化熔融条件和玻璃组份,成功开发出一种新的Er3+/Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃,其在沸水和熔盐中均表现出很好的化学稳定性.通过分析室温下Er3+/Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃的吸收光谱,计算得到了Er3+ 离子在波长1533 nm处的峰值发射截面和杜得奥菲而特强度参数;其中Er3+ 离子在波长1533 nm 处的峰值发射截面为0 72×10-20 cm2,大于Schott的IOG1玻璃中Er3+离子的峰值发射截面0 67×10-20 cm2.通过改变离子交换的条件,获得了1 55μm单模光波导的制作条件;制作的波导传输损耗均小于1 dB/cm.初步的离子交换实验表明,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃WM4完全适合波导放大器的制作.     

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。     

Planar waveguides formed in a new chemically stable Er~(3+)/Yb~(3+) co-doped phosphate glass

A new Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glass has been prepared, which exhibits good chemical durability and spectral properties. Planar graded index waveguides have been fabricated in the glass by Ag+-Na+ ion exchange in a mixed melt of silver nitrate and potassium nitrate. Ion exchange is carried out by varying the process parameters such as temperature, diffusion time, and molten salt compositions. The diffusion parameters, diffusion coefficients, and activation energy are determined by the guidelines of fabricated waveguides, which are determined by the input prism coupling technique.     

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。