用于固态激光器的包层玻璃制造技术

本发明专利技术涉及一种折射率为至少1.7的玻璃，以及该玻璃作为固态激光器的包层玻璃的用途。本发明专利技术还涉及一种激光器部件，其包括掺杂蓝宝石芯以及放置在所述芯上的包层玻璃。包层玻璃布置在所述芯上，使得由于寄生激光活动而从芯出射的光可以进入包层玻璃并且可以在那里被吸收。因此，获得了效率提高的激光器部件。本发明专利技术还涉及一种制造激光器部件的方法。明还涉及一种制造激光器部件的方法。明还涉及一种制造激光器部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于固态激光器的包层玻璃


[0001]本专利技术涉及一种折射率为至少1.7的玻璃，以及该玻璃作为固态激光器的包层玻璃的用途。本专利技术还涉及一种激光器部件，其包括掺杂蓝宝石芯以及放置在所述芯上的包层玻璃。

技术介绍

[0002]光学激发的激光器通常称为固态激光器，其放大介质包括结晶或玻璃状固体，该结晶或玻璃状固体也称为主晶体或主材料。主晶体掺杂有外来物质的离子。通过将能量引入到激光介质中，电子被激励到更高的能级，从而产生激发的原子。该过程也称为泵浦(pump)。通常，对固态激光器进行光学泵浦。当已经被如此激励的原子被具有要发射的能量的光子激发时，激励的原子再次回落到其正常状态，从而发射与激发光子能量相同以及相位位置相同的光子。两个光子的运动方向相同。由于激发光子的这种重复，激光介质充当光放大器，其还被称为经典的“激射”。现有技术中，这种固态激光器是众所周知的。大多数情况下，激光活动通过自发发射引发，通过该自发发射，电子统计地在材料特定半衰期之后回落到它们的正常状态，从而发射各自具有单独方向和相位位置的光子。当除了激活介质之外还存在至少部分反射镜的腔时，通常达到激光操作，在这些腔之间，具有特定方向的光子再次被引导通过激活介质，然后激发进一步的发射。然后，具有该方向并具有相同相位的光子将占优势。通常，通过自发发射沿另一方向发射的光子不会被放大。
[0003]一种建立完善的主晶体是蓝宝石。蓝宝石是Al2O3的结晶形式，其特征在于特别高的硬度。蓝宝石晶体是光学负性单轴晶体，该光学负性单轴晶体可以由结晶轴c以及相对于c垂直并且相对于彼此垂直的结晶轴a和b描述。在蓝宝石的情况下，结晶轴c是光轴。在蓝宝石的情况下，对于相对于光轴正交传播的辐射，可能实现最高的光放大。但是由于轴a和轴b都与轴c正交，所以存在再次分别彼此正交的两个轴(a，b)，沿着这两个轴，可能出现光的放大。然而，通常，仅需要在两个方向中的一个方向上的放大，从而仅在这些方向中的一个方向上设想放大的光的出口。相对于该优选方向垂直出现的自发发射的放大还被称为寄生激光活动。通过该寄生激光活动，进一步激励的原子被激发发射，而不可能使用发射的光子进行所需的激光操作，因为它们不会沿着优选方位传播，而是沿与其垂直的方位传播。因此，寄生激光活动与激光器的效率的降低有关，因为泵浦入激光介质的能量保持未使用，所以以这种方式丢失。因此，激光器的效率会降低。
[0004]在激光介质内不能抑制与激光方向不同的方向上的自发发射。然而，这种现象特别成问题，当在蓝宝石晶体和周围介质(通常为空气)之间的边界表面时，一部分光被反射回晶体或甚至来回反射几次，从而提供寄生激光活动的进一步放大并且借助于激发的发射消散进一步的能量。这种情况称为寄生振荡。当寄生方向上的激活介质中的激光的放大(也是增益)高时，则低反射率就足以导致相当大的能量损失，诸如，例如在激光介质和空气之间不是非反射边界表面的情况下。因此，可以通过防止垂直于激光器的辐射方向的光回射进入蓝宝石晶体或通过至少使其显著衰减来衰减寄生激光活动。
[0005]在掺杂蓝宝石的情况下，源自寄生激光活动(寄生激光)的光的放大如此之高，特别是与优选的放大方位正交并且与蓝宝石的结晶轴c正交，以致即使在在激光晶体的侧表面上形成抗反射涂层的情况下，也发生强反射，从而通过使用更进一步抑制寄生激光反射的措施来解决该问题。
[0006]这种解决方案如下：使二碘甲烷(作为液体包层材料)与激光介质的侧表面接触。该液体具有调整后的折射率并且吸收寄生光，从而抑制反射。但是，这种液体有几个决定性缺点。首先，它是液体而非固体的事实导致激光系统更复杂且容易出故障。其次，激光介质所经由的与液体接触的区域有限，因为激光介质必须被保持并固定在激光区域之外。第三，这种液体对健康有害。第四，这种液体随时间分解并且必须定期更换。第五，对于这种问题的解决方案，必须在一定波长范围内对折射率进行调整，并且虽然借助于添加添加剂，可以最小程度地改变中心波长下的反射率，但是色散(折射率对波长的依赖性)或多或少是恒定的，并且与蓝宝石的色散不同。
[0007]因此，存在一些尝试使用固体包层减少寄生振荡，从而提高激光器的效率。在US 4,217,382 A中描述了一种基于通过使用包层玻璃抑制寄生光的功能原理，但是本专利技术涉及掺钕氟磷酸盐玻璃的特殊情况。在该系统中，要抑制的寄生激光的波长为1052nm，激活介质的折射率为大约1.46，即，US 4,217,382 A中描述的专利技术完全不适合作为掺杂蓝宝石的包层。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是提供一种方案，该方案在掺杂蓝宝石的情况下，适用于抑制可见光范围内的寄生光，并且克服现有技术中已知的玻璃的缺点。该目的通过专利权利要求的主题得以解决。
[0009]本专利技术提供一种玻璃，特别是一种用于掺杂蓝宝石的包层玻璃，该玻璃非常适用于此目的。有利地，包层玻璃布置在掺杂蓝宝石晶体的表面上，使得寄生激光活动的光照射到晶体/包层玻璃的边界表面上，而不是晶体/空气的边界表面上。由于包层玻璃的折射率被调整以适应蓝宝石晶体的折射率使得它们的差异非常小，所以出现的反射大大减少并且大部分光从晶体进入包层玻璃的通道成为可能。然而，在这种情况下，必须考虑到由于材料的强的各向异性，蓝宝石晶体的特征在于两个主要的折射率，即，寻常折射率n
o
和非常折射率n
e
。非常折射率涉及在与光轴平行的方向上偏振的光(π偏振光)。由于多数情况下，寄生激光的令人苦恼的比例是π偏振光，所以当将包层玻璃的折射率调整以适应掺杂蓝宝石的非常折射率时是有利的。在本说明书中，术语“折射率(refractive index)”、“折射率(index of refraction)”和“折射率(refraction index)”以同义方式使用。
[0010]存在这样的风险：已经进入包层玻璃的寄生激光在包层玻璃/空气的不面向芯的边界表面处反射，并且在再次穿过包层玻璃之后再次进入掺杂蓝宝石。为了防止这种情况，当在寄生激光的波长范围内的包层玻璃具有尽可能低的内透射率时是有利的。因为，当寄生激光在包层玻璃中被有效地吸收时，它不可能再次进入掺杂蓝宝石。
[0011]本专利技术涉及一种折射率至少为1.70的玻璃，并且其包括下列组分(以重量％计)：组分比例(以重量％计)SiO21至40
Al2O30至10PbO0至70B2O30至45BaO0至10CaO0至10SrO0至2ZnO0至30Li2O+Na2O+K2O0至25TiO20至40La2O30至60ZrO20至15Nb2O50至15Y2O30至15吸收组分0.1至10As2O30至1Sb2O30至1PbO+BaO+TiO2+La2O3+Nb2O540至70
[0012]其中吸收组分选自由以下各项组成的组：NiO、CuO、CoO、Fe2O3、V2O5、CrO、MnO、SeO2以及其中两种或多种的混合物，并且其中吸收99.9％的波长为800nm的光所需的玻璃的厚度至多为20mm。
[0013]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种折射率为至少1.70的玻璃，其包括下列组分，以重量％计：组分比例，以重量％计SiO21至40Al2O30至10PbO0至70B2O30至45BaO0至10CaO0至10SrO0至2ZnO0至30Li2O+Na2O+K2O0至25TiO20至40La2O30至60ZrO20至15Nb2O50至15Y2O30至15吸收组分0.1至10As2O30至1Sb2O30至1PbO+BaO+TiO2+La2O3+Nb2O540至70其中，所述吸收组分选自由以下各项组成的组：NiO、CuO、CoO、Fe2O3、V2O5、CrO、MnO、SeO2以及其中两种或多种的混合物，并且其中，吸收99.9％的波长为800nm的光所需的所述玻璃的厚度至多为20mm。2.根据权利要求1所述的玻璃，其包括下列组分，以重量％计：组分比例，以重量％计SiO210至40Al2O30至10PbO0至70B2O30至45BaO0至10CaO0至10SrO0至2ZnO0至30Li2O+Na2O+K2O0.1至25TiO21至40La2O30至60ZrO20至15Nb2O50至15Y2O30至15
吸收组分0.1至10As2O30至1Sb2O30至1PbO+BaO+TiO2+La2O3+Nb2O540至70。3.根据权利要求1或2所述的玻璃，其包括下列组分，以重量％计：组分比例，以重量％计SiO220至50B2O30至5BaO1至15CaO0至10SrO0至2ZnO0至5Na2O2至20K2O1至15TiO210至50La2O30至5ZrO20至5Nb2O51至20Y2O30至5CuO和/或NiO0.1至10As2O30至1Sb2O30至1。4.根据权利要求1或2所述的玻璃，其包括下列组分，以重量％计：组分比例，以重量％计SiO215至45Al2O30.1至10PbO45至75B2O30至5BaO0至5CaO0至5SrO0至2ZnO0至5Na2O0至10K2O0至5TiO20至20La2O30至5ZrO20至5
Nb2O50至5Y2O30至5CuO和/或NiO0.1至10As2O30至1Sb2O30至1。5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，满足等式其中，c是以mol％计的所述玻璃中所述吸收组分的比例，ε
λ
是所述吸收组分对于波长为λ的光的摩尔消光系数且...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：