CS223542B1 - Způsob volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttritohlinitého granátu - Google Patents

Abstract

Způsob volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttritohlinitého granátu, umožňující při analyticky obtížně zjistitelných, zejména nahodilých příměsí zajistit minimální absorpční koeficient při vlnové délce 500 až 2600 nm, kde emitují světlo lasery, používající laserové tyče z monokrystalu yttritohlinitého granátu, aktivovaného ionty vzácných zemin, tedy získat vysoce jakostí aktivní laserový materiál, čehož se dosáhne tím, že u daného monokrystalu se zjistí závislost absorpčního koeficientu na vlnové dálce 300 až 500 nm po zahřívání v atmosféře, jednou obsahující 10 až 100 obj.% kyslíku, jednou 10 až 100 obj.% vodíku a jestliže se křivky závislosti absorpčních koeficientů v oblasti 300 až 500 nm vzájemně protínají, volí se pro konečnou temperaci monokrystalu prostředí, obsahující volný kyslík, v opačném případě prostředí obsahující volný vodík.

Description

(54) Způsob volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttritohlinitého granátu

Způsob volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttritohlinitého granátu, umožňující při analyticky obtížně zjistitelných, zejména nahodilých příměsí zajistit minimální absorpční koeficient při vlnové délce 500 až 2600 nm, kde emitují světlo lasery, používající laserové tyče z monokrystalu yttritohlinitého granátu, aktivovaného ionty vzácných zemin, tedy získat vysoce jakostí aktivní laserový materiál, čehož se dosáhne tím, že u daného monokrystalu se zjistí závislost absorpčního koeficientu na vlnové dálce 300 až 500 nm po zahřívání v atmosféře, jednou obsahující 10 až 100 obj.% kyslíku, jednou 10 až 100 obj.% vodíku a jestliže se křivky závislosti absorpčních koeficientů v oblasti 300 až 500 nm vzájemně protínají, volí se pro konečnou temperaci monokrystalu prostředí, obsahující volný kyslík, v opačném případě prostředí obsahující volný vodík.

223 542

- 1 223 542

Vynález se týká způsobu volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttritohlinitého granátu, určeného pro použití jako optického dílu pro viditelnou nebo/a blízkou infračervenou oblast.

Monokrystaly yttritohlinitého granátu nacházejí značně široké použití jako laserové aktivní materiály a jako speciální scintilátory. V obou uvedených případech je účinnost celého zařízení, sestaveného za použití optických dílů z monokrystalů yttritohlinitého granátu rozhodujícím způsobem ovlivněna vlastní absorpcí tohoto mat^eriálu na pracovní vlnové délce. To je významné zejména v případě laserů s yttritohlinitým granátem, obsahujícím ionty vzácných zemin jako aktivátory, protože fotony podle reflektivity výstupního zrcadla, procházejí aktivním materiálem i několikrát. Jakostní aktivní materiál pro/lasery nemá mít proto absorpční koeficient pro emitované světlo vyšší než tisíciny cm . Tak nízkou absorpci lze zpravidla jen obtížně měřit, protože se uplatňuje i reflektivita měřeného vzorku. Dále je tato absorpce ovlivněna i nahodilou

- 2 223 542 přítomností velmi malých., analyticky obtížně stanovitelných obecných prvků, a mění se v závislosti na druhu a koncentraci přímili v závislosti «

na zpracování monokrystalů temperaci. Proto není ani při znalosti závislosti této absorpce na druhu prostředí při temperaci a obsahu příměsí volba optimálního prostředí snadná a temperované monokrystaly, které se dále mechanicky opracovávají na konečný výrobek nemají vždy nejmenší možnou absorpci.

Uvedený nedostatek lze odstranit způsobem volby prostředí pro temperaci monokrystalů yttri_ to hlinitého granátu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že u daného monokrystalu se zjistí závislost absorpčního koeficientu na vlnové délce v oblasti 300 až 500 nm po zahřívání v atmosféře, obsahující 10 až 100 obj.% kyslíku při teplotách 1100 až 1800 °C a v atmosféře, obsahující 10 až 100 obj.% vodíku a jestliže se křivky závislosti absorpčních koeficientů v oblasti 300 až 500 nm vzájmeně protínají, volí se pro konečnou temperaci monokrystalu prostředí, obsahující volný kyslík, v opačném případě prostře dí, obsahující volný vodík.

Tímto způsobem se zvolí prostředí pro temperaci, které zaručuje při daném obsahu a druhu příměsí a to nahodilých, minimální absorpční koeficient při vlnové délce 500 až 2600 nm, kde emitují světlo lasery, používající laserové tyče z monokrystalu yttritohlinitého granátu, aktivovaného ionty vzácných zemin. Lze tedy způsobem podle vynálezu zvolit snadno a jednoznačně optimální prostředí pro temperaci a zajistit tak nejvyšší možnou optickou jakost výrobků z monokrystalů yttritohlinitého granátu.

- 3 223 542

Příklad 1

Monokrystal yttritohlinitého granátu, aktivovaného 0,6 hmot.% iontů neodymu byl vypěstován Czochralskiho metodou z taveniny připravené z výchozích surovin o čistotě 99

Ze zárodečné části byly zhotoveny 2 destičky o síle 2·mm. Jedna z nich byla temperována v čistém kyslíku, druhá ve vodíku při teplotě 1600 °C po dobu 1 hodiny. Po naleštění ploch destiček byly na spektrograíu zjištěny křivky závislosti optické propustnosti na vlnové délce v oblasti 300 až 500 nm, přičemž bylo zjištěno, že se v uvedené oblasti křivky neprotínají. Proto byl monokrystal temperován ve vodíku při teplotě 1600 °C po dobu 6 hodin a po provedené temperaci byl zpracován na laserové tyče o průměru 6 mm a délce 60 mm. Výstupní energie při čerpání 50 J činily 600 + 30 mJ, zatímco u jedné tyče připravené z téhož monokrystalu a temperovaného za stejných podmínek ale v kyslíku, vykazovala ve stejném zařízení při čerpání 50 J výstupní energii pouze 400 J

Příklad 2

Monokrystal yttritohlinitého granátu s příměsí 0,6 hmot.% iontů neodymu blíže neurčené čistoty, byl rozřezán na polotovary (hranoly) pro výrobu laserových tyčí o průměru 5 mm a délce 60 mm. Ze zbytků byly zhotoveny 2 destičky o síle 2 mm. Jedna destička byla temperována při teplotě 1350 °C po dobu 8 hodin na vzduchu, druhá při teplotS 1800 °C po dobu 45 min v atmosféře složené z 25 obj.% vodíku a 75 obj.% dusíku. Po vyleštění ploch destiček byla na nich změřena spektrofotometrem závislost optické propustnosti na vlnové délce v rozmezí 300 až 500 nm a bylo zjištěno,

- 4 223 542 že příslušné křivky se protínají při vlnové délce 395 nm. Proto byly polotovary vytemperovány na vzduchu při teplotě 1400 °C po dobu 15 hodin.

Poté byly zpracovány na laserové tyče, které v kontinuálním laserovém provozu vykazovaly při použití výstupního zrcadla s refletivitou 95 % a při 3 kW výko 40 IW. Jedna z laserových tyčí, která byla připravena z polotovaru temperovaného ve vodíku při 1700 °C po dobu 3 hodin poskytla při čerpání 3 kW výkon pouze 30 W. Absorpční ztrátový koeficient, vypočtený z měření při různé refletivitě —1 výstupních zrcadel činil v prvém případě 0,002 cm v druhém případě 0,005 cm“¹.

Claims (1)

1. ř S E D Η E T VYNÍLEZU

   Způsob volby prostředí pro temperaoi monokrystalů yttritohlinitého granátu, vyznačený tím, že pro daný krystal se zjistí závislost absorpčního koeficientu na vlnové déloe v oblasti 300 až 500 nm po zahřívání v atmosféře obsahující jednak 10 až 100 obj.% kyslíku a jednak 10 až 100 obj.% vodíku při teplotě 1100 až 1800 °C a jestliže se křivky závislosti absorpčních koeficientů protínají, volí se pro konečnou temperaoi monokrystalů prostředí, obsahující volný kyslík, v opačném případě prostředí, obsahující volný vodík·