CS232172B1 - Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center - Google Patents
Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center Download PDFInfo
- Publication number
- CS232172B1 CS232172B1 CS833704A CS370483A CS232172B1 CS 232172 B1 CS232172 B1 CS 232172B1 CS 833704 A CS833704 A CS 833704A CS 370483 A CS370483 A CS 370483A CS 232172 B1 CS232172 B1 CS 232172B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- neodymium
- garnet
- yttrium
- monocrystals
- activated
- Prior art date
Links
- -1 neodymium ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002223 garnet Substances 0.000 title abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 7
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 9
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Tavenina pro pěstování monokrystalů
yttritohlinitého granátu, aktivovaného
ionty neodymu, odolných proti tvorbě
přechodných barevných center, které lze
použít jako aktivního laserového materiálu,
vykazujícího vysokou úroveň čerpání
al v kontinuálním nebo pulsním provozu
·> laseru, který lze provozovat i při zvýšené
teplotě, která sestává z oxidů
, yttria, hliníku, neodymu, ceru, chrómu a
θ
titanu, kde obsah, vyjádřený v at. % a
vztažený na celkový obsah kovových iontů,
činí u yttria 34,5 až 37,5, u hliníku
61,8 až 62,6, u neodymu 1 až 3, u ceru
0,0005 až 0,2, u chrómu 0,0002 až 0,03
a u titanu 0,00005 až 0,001.
Description
Vynález se týká taveniny pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center vlivem působení krátkovlnného optického záření.
Monokrystaly yttritohlinitého granátu aktivované ionty neodymu představují technicky významný laserový aktivní materiál . Čerpání tohoto materiálu se stejně jako jiných pevnolátkových materiálů pro lasery provádí převážně světlem výbojek s velkým podílem ultrafialové, fialové a modré složky.
Tyto krátkovlnné složky vyvolávají v yttritohlinitéra granátu barevná centra různého charakteru. V monokrystalech nižšího stupně čistoty, například s obsahem iontů horečnatých, vytvářejí barevná centra, která jsou časově stálá, avšak při vyšším poměru obsahů dlouhovlnné a krátkovlnné složky dopadajícího světla se tato centra bělí. Proto postačí vkládat mezi výbojku a laserový aktivní materiál jen málo absorbující filtr pro vlnové délky nižší než 400 nm. V monokrystalech vyššího stupně čistoty (nečistot méně než 5.10“^ hmot.%) obsahujících pouze ionty neodymu však vznikají přechodná barevná centra, tj. centra, která se při pokojové teplotě s poločasem řádu sekund až desítek sekund samovolně rozpadají. S ohledem na skutečnost, že se přechodná bareyná centra dlouhovlnnou složkou světla nebělí, je třeba pro úplné zamezení jejich vzniku použít filtr s absorpční hranou mezi 500 až 600 nm, čímž se však znemožní čerpání v krátkovlnných absorpčních pásech iontů neodymu. Přechodná barevná centra jsou na závadu při čerpání kontinuálním nebo při čerpání pulsním s vysokou opakovanou frekvencí, kdy optická absorpce těchto center v celé viditelné a blízké infračervené oblasti spektra je značně vysoká a teplo vyvolané z hlediska čerpání laserového aktivního
232 172 materiálu neúčinnou absorpcí barevných center deformuje aktivní materiál, tj. laserovou tyč. To má zejména při vyšší úrovni čerpání za následek vyhasínání modů světla emitovaného laseremfa tím i značný pokles výstupního výkonu laseru.
Uvedený nedostatek je odstraněn u monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu a odolných proti tvorbě přechodných barevných center pěstovaných z taveniny podle vynálezu, sestávající z oxidů yttria, hliníku, neodymu, cerú, ohromu a titanu, ve které činí obsah yttria 34,5 až
37,5 at.%, hliníku 61,8 až 62,6 at.%, neodymu 1 až 3 at.%, ceru 0,0005 až 0,2 at.%, chrómu 0,0002 až 0,03 at.% a titanu 0,00005 až 0,001 at,%jvztaženo na celkový obsah kovových iontů.
Kombinace iontů oeru, chrómu a titanu v tavenině v uvedených koncentracích má za následek, že v monokrystalech yttritohlinitého granátu vypěstovaných z této taveniny je tvorba barevných center výrazně potlačena. Nižší obsah iontů titanu v tavenině je vhodný při pěstování monokrystalů určených pro kontinuální provoz, vyšší obsah této příměsi je vhodný při přípravě materiálu určeného pro pulsní provoz, kde absorpce titanitých iontů na vlnové délce 1063 nm není prakticky na závadu. Ionty ceru v kombinaci s ionty chrómu jsou zároveň účinnými koaktivátory iontů neodymu, takže při jejich vyšších koncentracích lze u vypěstovaných monokrystalů docílit vyšší účinnosti laserového provozu. Vypěstované monokrystaly však musí být prosté železa, které účinně převádí excitované elektrony těchto iontů do základního stavu, zvláště při zvýšené teplotě. Je proto vhodné pěstovat monokrystaly pod ochrannou atmosférou, obsahující alespoň 2 obj.% vodíku, ve které se ionty železa redukují až na kov.
Z taveniny podle vynálezu lze pěstovat monokrystaly yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, které při použití jako aktivní laserový materiál vykazují vysokou účinnost při nízké i vysoké úrovni čerpání v libovolném typu laserového provozu a lze je zároveň provozovat i při zvýšené teplotě.
- 3 232 172
Příklad 1
677,52 g oxidu yttritého, 509,70 g oxidu hlinitého, g oxidu neodymitého, 0,51 g oxidu ceričitého, 0,05 g · oxidu chromitého a 0,005 g oxidu titaničitého bylo roztaveno v molybdenovém kelímku o objemu 400 ml pod atmosférou složenou z 70 obj.% argonu a 30 obj.% vodíku a ze vzniklé taveniny byl rychlostí 1,3 ram/h tažen monokrystal yttritohlinitého granátu o průměru 28 mm a délce 110 mra, z něhož byly zhotoveny laserové tyče o průměru 6 mm a délce 75 mm. Tyče byly použity v kontinuálním laseru, kde vykazovaly účinnost 2,5 %,vztaženo na příkon 4 až 6 kW použité kryptonové výbojky, kdežto tyče vyrobené z materiálu za použití taveniny jinak stejného složení, ale bez příměsi oxidu titaničitého vykazovaly účinnost 2,35 Laserové tyče stejných rozměrů z monokrystalů vypěstovaných za stejných podmínek z taveniny obdobného složení avšak buáto bez příměsi oxidu chromitéhořnebo ceričitého vykazovaly v laseru stejné konstrukce, tj. bez použití filtrace světla vý· bojky( účinnost pouchých 1,6%. Při příkonu vyšším než 4,8 kW výkon laseru dokonce se stoupajícím čerpáním klesal.
Příklad 2
510 g směsi oxidů kovů, v níž z celkového množství kovových iontů připadalo 4.1O“^ at.% na ionty titanu, 1,6.10“^ at.% —2 na ionty chrómu, 5,8.10 at.% na ionty ceru, 2,14 at.% na ionty neodymu, 35,8 at.% na ionty yttria a 62,0 at.% na ionty hliníkujbylo roztaveno ve wolframovém kelímku o obsahu 150 ml pod atmosférou složenou z 95 obj.% argonu a 5 obj.% vodíku. Z taveniny by]yrychlostí 1,2 mm/h taženy monokrystaly yttritohlinitého granátu o průměru 25 mm s délce 80 mm, z nichž byly zhotoveny laserové tyče o průměru 6 mm a délce 50 mm. Tyče byly použity v pulsníra laseru bez filtrace světla xenonové výbojky sloužící jako zdroj čerpacího světla. Délka čerpacího i výstupního pulsu volně běžícího laseru činila přibližně 0,2 ns při opakované frekvenci 1 až 80 Hz a energii do výbojky 70 J/puls. Tyče vyrobené z uvedených monokrystalů vykazovaly výstupné energii 650 mJ/puls nezávisle na frekvenci pulsů. Naproti tomu monokrystaly tažené z taveniny obsahující méně než čtvrtinu uvedeného obsahu chrómu a-méně než polovinu obsahu titanu poskytly tyče, které při opakované frekvenci laseru vyšší než 35 Hz vykazovaly snížení výstupní energie.
Claims (1)
- P Ř/E D M Ě T V Y N Á LEZU 232 172Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodyrau, odl^ných proti tvorbě přechodných barevných center, sestávající z oxidů yttria, hliníku, neodymu, ceru, chrómu a titanu, vyznačující se tím, že obsah yttria činí 34,5 až 37>5 at.%, obsah hliníku 61,8 až 62,6 at.%, neodymu 1 až 3 at.%, ceru 0,0005 až 0,2 at.%, chrómu 0,0002 až 0,03 at.% a titanu 0,00005 až 0,001 at.%, vztaženo na celkový obsah kovových lontů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS833704A CS232172B1 (cs) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS833704A CS232172B1 (cs) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS370483A1 CS370483A1 (en) | 1984-05-14 |
| CS232172B1 true CS232172B1 (cs) | 1985-01-16 |
Family
ID=5377875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS833704A CS232172B1 (cs) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS232172B1 (cs) |
-
1983
- 1983-05-25 CS CS833704A patent/CS232172B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS370483A1 (en) | 1984-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5140604A (en) | Mixed strontium and lanthanide oxides and a laser using monocrystals of these oxides | |
| USRE26184E (en) | Van ultert | |
| CA2106130A1 (en) | Quartz glass with reduced ultraviolet radiation transmissivity, method of its manufacture, and electrical discharge lamp using such glass | |
| US4962504A (en) | Mixed lanthanide-magnesium aluminates and lasers using monocrystals of these aluminates | |
| US5173911A (en) | Mixed silicates of yttrium and lanthanide and laser using monocrystals of these silicates | |
| US4935934A (en) | Mixed lanthanide-magnesium gallates and laser using monocrystals of these gallates | |
| CA2149953A1 (en) | Electric lamp having a fluorescence-suppressed quartz-glass envelope, and quartz glass therefor | |
| CS232172B1 (cs) | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, odolných proti tvorbě přechodných barevných center | |
| US3405371A (en) | Fluorescent garnet compositions and optical maser devices utilizing such compositions | |
| US4915869A (en) | Mixed lanthanum-magnesium aluminates | |
| Kvapil et al. | Laser properties of yag: Nd, Cr, Ce | |
| Kvapil et al. | Transient absorption and laser output of YAG: Nd | |
| US3679597A (en) | Calcium containing silicate oxyapatite laser materials | |
| RU2084997C1 (ru) | Монокристаллический материал для лазеров ик-диапазона | |
| Hubert et al. | U3+ new activator ion in various fluoride matrices for infrared laser: synthesis and optical properties | |
| US3174938A (en) | Optical maser crystals | |
| Martinat et al. | Optical properties of LaMgAl11O19: Ti3+, a potential tunable laser material | |
| CS240135B1 (cs) | Yttritohlinitý granát se stálými laserovými vlastnostmi | |
| CS259649B1 (cs) | Způsob přípravy monokrystalů ytritohlinitého | |
| US3177157A (en) | Optical maser crystals | |
| Kvapil et al. | Excited-state absorption and energy output of laser ruby | |
| US3203902A (en) | Rubidium-rare earth tungstate and molybdate optical maser materials | |
| CS248386B1 (cs) | Způsob přípravy monokrystalů hlinitanů lantanidů nebo/a yttria s perovskitovou strukturou | |
| Kvapil et al. | Spectral and laser properties of YAP: Nd grown in reducing atmosphere | |
| JP2629855B2 (ja) | 固体レーザ発振素子の製造方法 |