CS240641B1 - Laserová tyč z yttritohlinitého granátu - Google Patents

Abstract

Laserové tyč z yttritohlinitého granátu s vysokou konverzí čerpacího světla na laserové záření, dotované ionty neodymu, chrómu a caru, kde cíle je dosaženo tím, . že tyč o poloměru r obsahuje ionty neodymu v koncentraci 0,5 až 0,9 Su hmot. ionty chrómu v koncentraci οθρ odpovídající 0,000 2 až 0,05 '* hmot. a ionty ceru v koncentraci odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 cCp + 420 cCe) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.

Description

(54) Laserová tyč z yttritohlinitého granátu

Laserové tyč z yttritohlinitého granátu s vysokou konverzí čerpacího světla na laserové záření, dotované ionty neodymu, chrómu a caru, kde cíle je dosaženo tím, . že tyč o poloměru r obsahuje ionty neodymu v koncentraci 0,5 až 0,9 Su hmot. ionty chrómu v koncentraci οθ_ρ odpovídající

0,000 2 až 0,05 '* hmot. a ionty ceru v koncentraci odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 c_Cp + 420 c_Ce) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.

Vynález se týká laserových tyčí z yttritohlinitého granátu s obsahem iontů neodymu, ohromu e ceru.

Senzibilizace, resp. koektivace monokrystalů yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, chrómu a případně ceru vede ke zvýšení čerpací účinnosti laseru, obsahujícího tento aktivní materiál, protože Široké absorpční pásy' chrómu nebo ceru mohou absorbovat podíl spektra světelného zdroje, který není ionty neodymu absorbován.

Přenos energie z iontů chrómu a zejména ceru na ionty neodymu není v yttritohlinitém granátu snadný. Také homogenita krystalů koaktivovaných chromém bývá pravidelně snížena. Navíc jsou tyto monokrystaly krátkovlnným podílem spektra světelného zdroje. .Relativně výhodným materiálem je yttritohlinitý granát obsahující kombinaci neodymu, chrómu a ceru. Jako aktivní laserový materiál věak vykazuje velmi rozdílnou účinnost v závislosti na koncentraci chrómu a ceru a průměru laserové tyče z něho zhotovené.

Tento nedostatek je odstraněn u laserových tyčí z yttritohlinitého granátu s obsahem iontů neodymu, chrómu a ceru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že laserová tyč o poloměru £ jcm] obsahuje ionty neodymu v koncentraci u,5 aí 0,9 5Í hmot., ionty chrómu v koncentraci οθ_ρ, odpovídající 0,000 2 až 0,05 % hmot. a ionty caru v koncentraci c_n odpovídající 0,000 3 až 0,03 % hmot., přičemž výraz r . (175 c_Cr + 420 c_Ce) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.

Příměs iontů ceritých vyvolává v monokrystalech yttritohlinitého granátu absorpci s maximem při 435 nm, příměs iontů chromitých absorpci 3 maximem 465 nm, takže oba uvedené absorpční pásy se překrývají. Intenzita výsledné absorpce je věak podstatně vyšší než součet absorpcí, resp. absorpčních koeficientů monokrystalů, obsahujících pouze chrom nebo cer v daných koncentracích, což je způsobeno interakcí obou typů iontů.

Interakce je ve zřejmé souvislosti s tvorbou barevných center, protože ozařováním monokrystalů světlem o vlnové délce odpovídající uvedenému společnému absorpčnímu pásu vznikají barevná centra s absorpcí v oblasti 250 až 600 nm daleko ry chleji než při ozařování světlem o vlnové délce větěí nebo menší. Ozařováním v druhém význačném pásu příslušejícím iontům ohromitým, tj. 609 nm, se barevná centra rozpadají za současné luminiscence iontů neodymu.

Vznik a rozpad uvedených barevných center proto přispívá k zvýšení čerpací účinnosti laseru. Pokud je tvorba barevných center rychlejší než jejich rozpad, může naopak dojít k zhoršení funkce laseru, protože centra ve vyšší koncentraci naopak luminiscenci iontů neodymu zhášejí. Proto je vhodné, aby absorpce s maximem v oblasti 435 až 465 nm byla taková, aby objemová jednotka jak povrchové, tak osové části laserové tyče absorbovaly přibližně stejnou intenzitu čerpacího světla o uvedené vlnové délce. Tuto podmínku lze jednoduše splnit tím, že pro laserové tyče s malým průměrem se volí vyšší a pro tyče s větším průměrem nižší koncentrace chrómu a ceru podle již uvedeného vztahu.

Laserové tyče podle vynálezu v potřebných rozměrech mají vysokou účinnost konverze čerpacího světla na laserové záření.

Příklad 1

Z yttritohlinitého granátu s obsahem 0,6 % hmot. neodymu, 0,03 % hmot, chrómu a 0,01 hmot. ceru byla zhotovena laserová tyč o průměru 4 mm a délce 60 mm. Tato tyč byla použita v laseru s pozlaceným reflektorem tvaru eliptického válce, kde byla čerpána spojitě - kontinuálně zářiči kryptonovou výbojkou o průměru výbojové dráhy 6 mm a délce 60 mm příkonem 3,1 kW. Výbojka a tyč byly chlazeny vodou.

Rezonátor sestával ze zrcadel opatřených dielektrickými vrstvami o odrazivosti 99,9 íí a 95 i pro vlnovou délku 1 ,06 ^um. Laser s laserovou tyčí o průměru 4 mm poskytoval výstupní výkon 33 W, zatímco s laserovou tyčí ze stejného krystalu stejné délky, ale o průměru 6 mm poskytoval pouze 28 W přesto, že průměr byl lépe přizpůsoben průměru výbojky, než tomu bylo v případě tyče prvé.

Příklad 2

V laseru sestávajícím z pozlaceného reflektoru tvaru eliptického válce g kryptonovou výbojkou o příkonu 3,1 kW, o průměru výbojové dráhy 6 mm a délce 60 mm, laserové tyče o průměru 6 mm a délce 60 mm a zrcadel rezonátoru s dorazivostí 99,9 56 a 95 56 pro vlnovou délku 1,06^um byly zkouěeny laserové tyče z yttritohlinitého granátu s různou dotací. Chlazení výbojky, tyče a vnitřku reflektoru bylo prováděno deionizovanou vodou. V připojené tabulce I je uvedena dotace tyče a odpovídající výkon laseru

Tabulka !

Dotace tyče

Výkon laseru ve W

0,72 % hmot. Nd 24

0,70 % hmot. Nd, 0,02 % hmot. Cr,

0,004 56 hmot. Ce 42

0,74 56 hmot. Nd, 0,03 56 hmot. Cr,

0,01 56 hmot. Ce 29

V případě použití xenonové pulsní výbojky o energii 2,6 J a při náhradě zrcadla s 9556 odrazivosti zrcadlem o odrazivosti 70 » byly získány při řízných dotacích výstupní energie, uvedené v tabulce II.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Laserová tyč z yttritohlinitého granátu, vyznačující se tím, že tyč o poloměru £ [cm] obsahuje ionty neodymu v koncentraci 0,5 až 0,9 56 hmot., ionty chrómu v koncentraci c_Cp odpovídající 0,000 2 až 0,05 56 hmot. a ionty ceru v koncentraci c_Ce odpovídající 0,000 3 až 0,03 56 hmot., přičemž výraz r . (175 c_Cp + 420 c_Ce) má číselnou hodnotu 1,2 až 2,0.