CS245139B1 - Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením - Google Patents
Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením Download PDFInfo
- Publication number
- CS245139B1 CS245139B1 CS851818A CS181885A CS245139B1 CS 245139 B1 CS245139 B1 CS 245139B1 CS 851818 A CS851818 A CS 851818A CS 181885 A CS181885 A CS 181885A CS 245139 B1 CS245139 B1 CS 245139B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- melt
- lasers
- yttrium
- cultivation
- neodymium
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 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 title claims description 7
- 239000002223 garnet Substances 0.000 title 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title 1
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 13
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 7
- 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 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého
granátu pro lasery s omezeným
zesílením pro použití v klíčovaných laserech,
zvyšující jejich stabilitu a snižující
citlivost i na malé změny čerpacích a jiných
parametrů, pěstovaných pod ochrannou
atmosférou, složenou z argonu a vodíku,
kde tavenina ze směsi oxidů obsahuje na
počátku růstu monokrystalů ionty hliníku,
yttria, neodymu a praseodymu v atomárním
poměru 5 : 2,8 až 2,9 : 0,12 až 0,18 : 0,001 až
0,01.
Description
Vynález se týká taveniny pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu, aktivovaného ionty neodymu, pro lasery s omezeným zesílením v (klíčovaném provozu.
Klíčované lasery, ve kterých se energie nahromaděná čerpáním v aktivním materiálu, po snížení ztrát rezonátoru, přemění ve velmi krátký laserový puls o vysokém výkonu, mají velký význam v celé řadě aplikací. Většinou je přitom zapotřebí, aby puls nebyl deformován, tj. aby měl jediné maximum a zejména, aby místo jediného pulsu nevznikly při jednom záblesku výbojky dva nebo více pulsů. K těmto nežádoucím jevům dochází pravidelně tehdy, když koeficient zesílení světla v aktivním materiálu je velký a rychlost spínání, tj. rychlost poklesu ztrát rezonátoru je malá, takže část nahromaděné energie se přemění na laserový puls již při neúplném sepnutí rezonátoru, zbytek po dalším snížení jeho ztrát. Zesílení je přímo úměrné čerpání a průřezu laserového přechodu v aktivním materiálu, ikterý má v případě yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu zvláště vysokou hodnotu. Proto je laser s uvedeným aktivním materiálem klíčovaný pomalu spínající, například mechanickooptickou uzávěrkou značně nestabilní a citlivý i na malé změny čerpacích i jiných parametrů, které se ihned projeví značnou změnou parametrů výstupních.
Uvedenou nežádoucí citlivost laseru lze výrazně potlačit při použití yttritohlinitého granátu pěstovaného z taveniny podle vynálezu pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením tažením pod ochrannou atmosférou, obsahující 50 až 98 obj. % argonu a 49,5 až 1,5 obj. % vodíku, tvořené oxidy, jehož podstata spočívá v tom, že tavenina obsahuje na počátku růstu monokrystalu ionty hliníku, yttria, neodymu a praseodymu v atomárním poměru 5 : 2,8 až 2,9 : 0,12 až 0,18 : 0,001 až 0,01.
Vypěstovaný monokrystal obsahuje potom přibližně 5- až 6krát méně neodymu a praseodymu než tavenina. Ionty praseodymu zkracují dobu života luminiscence iontů neodymu, což znamená, že vzrůstajícím čerpáním vzrůstají i ztráty energie, tj. inverze v aktivním materiálu. Tím se laser, ve kterém je uvedený aktivní materiál použit, stává relativně necitlivým na kolísání čerpací energie a další nepravidelnosti čerpacích pulsů. Pro danou kombinaci laseru je přitom třeba nalézt optimální koncentraci neodymu a praseodymu v uvedených mezích. Při zcela nízké koncentraci praseodymu v yttritohlinitém granátu aktivovaném neodymem je jeho účinek nedostatečný, při vysoké koncentraci je účinnost laseru nedostatečná. V každém případě je však podstatné, aby růst monokrystalu probíhal v redukční atmosféře, protože v oxidační, případně neutrální atmosféře, se část iontů praseodymu, zřejmě jako čtyřmocné, zabu4 duje v oktaedrických polohách,; což má za následek takový mechanismus zhášení luminiscence iontů neodymu, který je nezávislý na čerpací energii, respektive inverzi, a proto je z hlediska stabilizace výstupních parametrů nežádoucí. Z téhož důvodu je vhodné případnou temperaci monokrystalů provádět v atmosféře vodíku nebo ve vakuu. Vedle iontů praseodymu lze do taveniny oxidů před růstem monokrystalu přidat i další příměs v malé koncentraci, upravující příznivě pěstovací podmínky nebo jakost laserové tyče, například ionty ceru.
Z taveniny podle vynálezu lze pěstovat monokrystaly yttritohlinitého granátu aktivovaného ionty neodymu, vhodné jako aktivní materiál pro lasery se stálými, na vnějších podmínkách relativně nezávislými parametry výstupního svazku.
Příklad 1
V molybdenovém kelímku o vnitřním průměru 0 cm a výšce rovněž 6 cm byla pod atmosférou složenou z 90 obj. % argonu a 10 obj. % vodíku roztavena směs sestávající z 248,1 g oxidu hlinitého, 313 g oxidu yttritého, 25 g oxidu neodymitého a 0,2 g oxidu praseodymutého, což odpovídá obsahu iontů hliníku, yttria, neodymu a praseodymu v atomárním poměru 5 : 2,84 : 0,152 : : 0,0012. Ze vzniklé taveniny byl vypěstován monokrystal o průměru 26 mm a délce 70 milimetrů, z něhož byly zhotoveny laserové tyče O' průměru 4 mm a délce 50 mm. Při použití v klíčovaném laseru s elektrooptickou uzávěrkou a polarizátorem, jehož stupeň polarizace činil pouhých 85 %, byl v rozmezí čerpací energie 10 až 40 J emitován jednoduchý puls o šířce 25 ns a energie maximálně 80 mj. Laserová tyč stejných rozměrů, zhotovená z téhož monokrystalu, ale zahřívaného po vypěstování na vzduchu při teplotě 1 500 °C po dobu 10 hod. poskytla při použití v témže laseru jednoduchý výstupní puls při čerpání nejvýše 36 J. Při vyšších čerpáních byl výstupní puls částečně deformován. Stejný laser s tyčí vyrobenou z monokrystalu yttritohlinitého granátu, ale bez příměsi iontů praseodymu emitoval nedeformovaný světelný puls při čerpání nejvýše 32 J.
Příklad 2
Monokrystal yttritohlinitého granátu o hmotnosti 285 g, vypěstovaný z taveniny sestávající z 744 g oxidu hlinitého, 940 g oxidu yttritého·, 77 g oxidu neodymitého, 1,8 g oxidu praseodymitého a příměsi 1,2 g oxidu čeřitého, což odpovídalo obsahu iontů hliníku, yttria, neodymu, praseodymu a ceru v atomárním poměru 5 : 2,852 : 0,156 : 0,0035 :
: 0,0023 pod atmosférou složenou z 85,5 obj. proč. argonu a 14,5 obj. % vodíku byl temperován po dobu 10 hod. při teplotě 1 600 °C .24 5 1 39 ve vodíku. Poté byl zpracován na laserové tyče o průměru 6 mm a délce 60 mm. Tyče byly použity v laseru spínaném mechanickooptickou uzávěrkou s výstupním zrcadlem o reflektivitě 40 % pro vlnovou délku 1,60 fim. V rozmezí čerpacích energií 21 až 38 J emitoval laser jednoduchý světelný puls o šířce 38 ns a energii přibližně 40 mj. Při vyšším čerpání se jednoduchý výstupní puls zdvojil. Laserové tyče stejných rozměrů zhotovených z monokrystalu vypěstovaného z taveniny bez obsahu iontů praseodymu, umožnily ve stejném laseru emisi jednoduchých světelných pulsů jen v oblasti čerpacích energií 21 až 30 J.
Claims (1)
- Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením, .tažením pod ochrannou atmosférou, obsahující 50 až 98 obj. % argonu a 49,5 až 1,5 obj. % vodíku, tvořená oxidy, vynalezu vyznačující se tím, že obsahuje na počátku růstu monokrystalu ionty hliníku, yttria, neodymu a praseodymu v atomárním poměru 5 : 2,8 až 2,9 : 0,12 až 0,18 : 0,001 až 0,01.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS851818A CS245139B1 (cs) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS851818A CS245139B1 (cs) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS181885A1 CS181885A1 (en) | 1985-11-13 |
CS245139B1 true CS245139B1 (cs) | 1986-08-14 |
Family
ID=5353513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS851818A CS245139B1 (cs) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS245139B1 (cs) |
-
1985
- 1985-03-15 CS CS851818A patent/CS245139B1/cs unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS181885A1 (en) | 1985-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5140604A (en) | Mixed strontium and lanthanide oxides and a laser using monocrystals of these oxides | |
US3599109A (en) | Second photon visible emitting phosphor and device utilizing same | |
US5173911A (en) | Mixed silicates of yttrium and lanthanide and laser using monocrystals of these silicates | |
Maeda | Negative nonlinear absorption effects in erbium‐yttrium aluminum garnets | |
US4902654A (en) | Mixed lanthanide-magnesium aluminates and lasers using monocrystals of these aluminates | |
US3667921A (en) | Flux growth of rare earth fluorides | |
CS245139B1 (cs) | Tavenina pro pěstování monokrystalů yttritohlinitého granátu pro lasery s omezeným zesílením | |
US3405371A (en) | Fluorescent garnet compositions and optical maser devices utilizing such compositions | |
Daran et al. | Er3+ doping of CaF2 layers grown by molecular beam epitaxy | |
US4371965A (en) | High neodymium content aluminophosphate glass and laser | |
US6650663B1 (en) | Power-scaling of erbium 3/μ m-laser | |
US3457182A (en) | Glass compositions for laser application | |
US3177154A (en) | Optical maser crystals | |
JPS62216286A (ja) | 固体レ−ザホスト | |
US3781707A (en) | Calcium containing silicate oxyapatite lasers | |
RU2084997C1 (ru) | Монокристаллический материал для лазеров ик-диапазона | |
CN1007768B (zh) | 掺质铝酸镁镧及用这种铝酸盐单晶制成的激光器 | |
Kvapil et al. | Laser properties of yag: Nd, Cr, Ce | |
US3177156A (en) | Logarithm of europium concentration by | |
CS240135B1 (cs) | Yttritohlinitý granát se stálými laserovými vlastnostmi | |
US5311532A (en) | Calcium-yttrium silicate oxyapatite lasers | |
Forrester et al. | The effects of oxygen on the properties of CaF2 as a laser host | |
US3473144A (en) | Laser apparatus and glass composition | |
JPH08283093A (ja) | レーザ材料の製造方法 | |
RU2190704C2 (ru) | Монокристаллический лазерный материал |