一種大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法技術

本發明專利技術提供了一種適用于應用啁啾脈沖放大技術的高功率超短脈沖激光裝置的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法。本發明專利技術的包邊方法包括：熱熔樹脂材料的選擇、包邊材料活性熱熔樹脂與定量碳粉組合物的制備、晶體用金屬腔體包覆固定、包覆材料加熱、金屬腔體灌注組合物。采用本發明專利技術的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法，降低了ＡＳＥ效應對激光放大的影響，使摻鈦藍寶石晶體固體激光裝置的峰值功率得到改善。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于高功率固體激光器領域，具體涉及。本專利技術主要適用于應用啁啾脈沖放大技術的高功率超短脈沖激光裝置。
技術介紹
在以摻鈦藍寶石晶體為增益介質的高功率固體激光裝置中，為了獲得大能量激光脈沖輸出需要采用大口徑高摻雜濃度活性離子的摻鈦藍寶石晶體，但這樣的摻鈦藍寶石晶體晶體卻更容易產生橫向自發輻射放大效應(ASE)，這一效應的存在使激光放大變得非常困難，也成為了提高摻鈦藍寶石晶體固體激光器增益的技術瓶頸。
技術實現思路
為了解決上述激光裝置中自發輻射放大的問題，本專利技術提供。本專利技術解決技術問題的思路是在摻鈦藍寶石晶體晶體周圍選用與摻鈦藍寶石晶體折射率接近的熱熔樹脂摻雜碳粉制成包邊材料進行包邊處理，包邊材料用于吸收摻鈦藍寶石晶體橫向自發輻射。本專利技術的包括以下內容A.選擇折射率與摻鈦藍寶石晶體材料折射率接近的熱熔樹脂材料；B.將選好的熱熔樹脂材料與碳粉按比例混合，加熱到100℃～140℃制成組合物；C.摻鈦藍寶石晶體用金屬腔體包覆固定，將摻鈦藍寶石晶體周圍需要包邊部分的空間密閉住，形成環行的腔體，留有灌注口；D.將包覆固定好的摻鈦藍寶石晶體整體加熱到100℃～140℃；E.將加熱到100℃～140℃左右的熱熔樹脂和碳粉組合物從灌注口灌注到整體加熱中的金屬腔體中，繼續加熱使溫度在100℃～140℃范圍內保持1～2小時，冷卻，進行后處理。熱熔樹脂和碳粉的質量比為(70～80)∶1。將熱熔樹脂包邊材料覆蓋在晶體周圍，當橫向自發輻射產生到達晶體周圍時就將折射入包邊內并被碳粉吸收這樣就將橫向自發輻射消耗在了包邊材料內，而不會反射回晶體內部消耗上能級反轉粒子。包邊材料被密閉在環行腔體結構內向外與大氣隔離，向內與與摻鈦藍寶石晶體通光面隔離。通過這樣一種金屬腔體結構可以對盛裝其內部的包邊材料進行加熱。熱熔樹脂和碳粉，將這兩種材料混合制成的包邊材料依然保持熱熔樹脂的物理性質，折射率與摻鈦藍寶石晶體匹配，在常溫下為固體，加熱到120度后融化為液體，由于晶體周圍做了粗糙化處理，因此只有當包邊材料以液體形式到達晶體周圍時才能與晶體緊密結合起來，也只有這樣包邊材料才能發揮作用。根據摻鈦藍寶石晶體的尺寸大小而制作的金屬腔體有盛裝密封的作用，它將摻鈦藍寶石晶體周圍需要包邊的部分密閉住，形成一個環行的腔體盛裝包邊材料，這樣就可以將包邊材料加熱到液態后直接灌注到摻鈦藍寶石晶體周圍，使操作大大簡化，保護摻鈦藍寶石晶體通光面不受包邊材料污染，保護材料本身不受外界污染。對摻鈦藍寶石晶體封裝后，灌注包邊材料，此時灌注物溫度為120度，材料在重力作用下向金屬腔體底部運動時在加熱了包邊材料的同時也要將安裝了金屬腔體的摻鈦藍寶石晶體整體浸入油中加熱，并保持在120度，目的是要使材料在腔體內部保持一定時間的液態，有利于材料填滿腔體空間并且將內部的氣泡排出。采用本專利技術的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法，降低了ASE效應對激光放大的影響，使摻鈦藍寶石晶體固體激光裝置的峰值功率得到改善。具體實施方法實施例1用天平稱取熱融樹脂Meltmount 400克，碳粉5.5克。本專利技術的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊過程是這樣進行的將摻鈦藍寶石晶體安裝進金屬腔體中，并且在兩個通光面上安裝密封板，整體油浴加熱至120℃并保持這一溫度；同時將熱熔樹脂在另外一燒杯中加熱120℃并保持溫度，等到熱熔樹脂融化為液態，將5.5克碳粉混入其中并且攪拌均勻；用滴管將組合物從金屬腔體的灌注口滴入腔體內直到填滿腔體空間。保持金屬腔體溫度處于120℃兩個小時，金屬腔體內氣泡基本釋放完畢；自然冷卻后材料凝固在晶體周圍，包邊完成。只取下裝在晶體通光面上的密封板后就可以直接裝入放大器使用。經實驗驗證，在未對摻鈦藍寶石晶體進行包邊前，當泵譜光達到35焦耳以上時，由于橫向自激輻射放大效應，激光放大效率急劇降低。而包邊后，泵譜光能量可以達到50焦耳，而此時放大效率仍然正常，極大地提高了激光器輸出能量。實施例2用天平稱取熱融樹脂410克，碳粉5.3克。按實施例1的步驟操作，包邊后實驗驗證得到的效果相同。以上實施例實驗采用的熱熔樹脂為美國Cargille實驗室出品的Meltmountl.704，常溫下折射率為1.704。也可采用其它廠家生產的性能類似的熱熔樹脂材料。權利要求1.，其特征在于包括以下內容A.選擇折射率與摻鈦藍寶石晶體材料折射率接近的熱熔樹脂材料；B.將選好的熱熔樹脂材料與碳粉按比例混合，加熱到100℃～140℃制成組合物；C.摻鈦藍寶石晶體用金屬腔體包覆固定，將摻鈦藍寶石晶體周圍需要包邊部分的空間密閉住，形成環行的腔體，留有灌注口；D.將包覆固定好的摻鈦藍寶石晶體整體加熱到100℃～140℃；E.將加熱到100℃～140℃左右的熱熔樹脂和碳粉組合物從灌注口灌注到整體加熱中的金屬腔體中，繼續加熱使溫度在100℃～140℃范圍內保持1～2小時，冷卻，進行后處理。2.根據權利要求1所述的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法，其特征在于所述的熱熔樹脂和碳粉的質量比為(70～80)∶1。全文摘要本專利技術提供了一種適用于應用啁啾脈沖放大技術的高功率超短脈沖激光裝置的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法。本專利技術的包邊方法包括熱熔樹脂材料的選擇、包邊材料活性熱熔樹脂與定量碳粉組合物的制備、晶體用金屬腔體包覆固定、包覆材料加熱、金屬腔體灌注組合物。采用本專利技術的大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法，降低了ASE效應對激光放大的影響，使摻鈦藍寶石晶體固體激光裝置的峰值功率得到改善。文檔編號H01S3/16GK1713466SQ20051002066公開日2005年12月28日 申請日期2005年3月31日 優先權日2005年3月31日專利技術者彭翰生, 郭儀, 張小民, 朱啟華, 魏曉峰, 黃小軍, 王曉東, 劉蘭琴, 曾小明, 王逍, 徐冰 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大口徑摻鈦藍寶石晶體的包邊方法，其特征在于包括以下內容：Ａ．選擇折射率與摻鈦藍寶石晶體材料折射率接近的熱熔樹脂材料；Ｂ．將選好的熱熔樹脂材料與碳粉按比例混合，加熱到１００℃～１４０℃制成組合物；Ｃ．摻鈦藍寶石晶體 用金屬腔體包覆固定，將摻鈦藍寶石晶體周圍需要包邊部分的空間密閉住，形成環行的腔體，留有灌注口；Ｄ．將包覆固定好的摻鈦藍寶石晶體整體加熱到１００℃～１４０℃；Ｅ．將加熱到１００℃～１４０℃左右的熱熔樹脂和碳粉組合物從灌注口灌注 到整體加熱中的金屬腔體中，繼續加熱使溫度在１００℃～１４０℃范圍內保持１～２小時，冷卻，進行后處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭翰生，郭儀，張小民，朱啟華，魏曉峰，黃小軍，王曉東，劉蘭琴，曾小明，王逍，徐冰，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院激光聚變研究中心，
類型：發明
國別省市：51[中國|四川]