一種激光承載及光束變換器件制造技術

本發明專利技術公開了一種激光承載及光束變換器件，其特征在于，所述器件包括采用SiC單晶材料的基底；所述基底包括相對設置的第一通光面和第二通光面；并且，在所述第一通光面和/或所述第二通光面上設置有激光薄膜。所述激光承載及光束變換器件，采用SiC單晶材料作為基底，并且在基底的通光面上設置相應的激光薄膜，可以設置為激光反射鏡、激光曲面鏡、激光變形鏡及多波長激光合束光柵等實現對功率為數千瓦至數十千瓦的高能強激光的有效承載、光束變換、波前畸變自適應校正及多束子激光合束。

【技術實現步驟摘要】
一種激光承載及光束變換器件
本專利技術涉及激光
，特別涉及一種高功率激光承載及光束變換器件。
技術介紹
近十余年來，近紅外波段固體激光技術已比較成熟，正在向高功率/超高功率（10kW～100kW）和高光束質量（近衍射極限）方向發展，以滿足軍事、工業和科研的重大需求。由于功率/能量升高，固體材料中的吸收、量子虧損等導致的熱效應問題、非線性問題、損傷問題等，成為固體激光向高功率強激光發展的瓶頸。發展高綜合性能的固體激光材料是發展固體強激光的基礎與關鍵，解決固體強激光中的熱效應、非線性、損傷等科學問題的關鍵是發展大尺寸、極低吸收、高熱導、高光學性能與高均勻性的強激光關鍵材料。強激光承載及光束變換材料是固體強激光系統中關鍵材料之一，其要求材料具備高熱導率、高透過率、高損傷、低熱膨脹系數、低熱變形系數、高光學均勻性及易加工等特點。特別是隨著激光功率的不斷提升，對承載材料提出了更為苛刻的要求。由于作用在目標材料上的強激光束會使材料的特性和狀態發生變化，如溫升、膨脹、熔融、汽化、飛散、擊穿和破裂等，對材料的毀傷作用主要為熱作用破壞、力學破壞和輻射破壞。因此，強激光承載材料對材料的綜合性能提出了很高的要求。目前可用的強激光承載材料主要包括Glass、YAG、Al2O3、Si和SiO2等，這些材料各有其優缺點，其中SiO2材料由于其較好的綜合性能使得其成為應用最多的材料之一。然而，SiO2材料由于其熱導率僅為1.3W·m-1·K-1，將嚴重制約其在高功率激光系統中的應用，而且目前作為強激光承載及光束變換所需的高性能SiO2材料依然嚴重依賴于國外進口，因而使得我國強激光系統的進一步發展受到了極大限制。
技術實現思路
（一）要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是：如何提供一種激光承載及光束變換器件，以實現對功率達數千瓦及數十千瓦級的高功率激光的有效承載和光束變換。（二）技術方案為解決上述技術問題，本專利技術提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件包括采用SiC單晶材料的基底；所述基底包括相對設置的第一通光面和第二通光面；所述第一通光面和所述第二通光面均經過光學拋光處理；并且，在所述第一通光面和/或所述第二通光面上設置有激光薄膜。其中，所述基底采用6H晶型SiC單晶材料、4H晶型SiC單晶材料、2H晶型SiC單晶材料、3C晶型SiC單晶材料或者15R晶型SiC單晶材料。其中，所述第一通光面和/或所述第二通光面為方形平面或者矩形平面或者圓形平面或者圓形曲面。其中，所述激光薄膜為設置在所述第一通光面或所述第二通光面上，對應0至90度入射角激光的高反膜。其中，所述激光薄膜為設置在所述第一通光面和所述第二通光面上，對應0度入射角激光的增透膜。其中，所述激光薄膜包括設置在所述第一通光面上對應第一入射角激光并且實現0至100%反射率的反射膜，以及設置在所述第二通光面上對應第二入射角激光的增透膜；或者，所述激光薄膜包括設置在所述第二通光面上對應第一入射角激光并且實現0至100%反射率的反射膜，以及設置在所述第一通光面上對應第二入射角激光的增透膜；其中，所述第一入射角介于0至90度，所述第二入射角等于所述第一入射角。本專利技術還提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件設置為激光變形鏡，包括SiC單晶材料的基底，所述基底包括設置第一通光面，并且在所述第一通光面設置有激光薄膜；在所述第一通光面相對的另一面通過壓電堆與底板連接。其中，所述激光薄膜為對應0°±5°入射角激光的高反膜。本專利技術還提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件設置為多波長激光合束光柵，包括SiC單晶材料的基底，所述基底包括設置第一通光面和第二通光面，在所述第一通光面或第二通光面上刻蝕光柵條紋形成反射式或透射式光柵，并且在所述第一通光面或第二通光面設置相應的對應多波長激光的高反或增透激光薄膜。其中，所述基底采用6H晶型SiC單晶材料、4H晶型SiC單晶材料、2H晶型SiC單晶材料、3C晶型SiC單晶材料或者15R晶型SiC單晶材料。（三）有益效果本專利技術實施例所述激光承載及光束變換器件，采用SiC單晶材料作為基底，并且在基底的通光面上設置相應的激光薄膜，基于SiC單晶材料在光、熱、機械等方面特有的優異性能，可以實現對功率為數千瓦至數十千瓦的激光的有效承載和光束變換。附圖說明圖1是本專利技術實施例一所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖；圖2是本專利技術實施例二所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖；圖3是本專利技術實施例三及四所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖；圖4是本專利技術實施例五所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖；圖5是本專利技術實施例六所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。SiC晶體作為第三代寬禁帶半導體代表之一，具有熱導率高、擊穿場強高、禁帶寬度大、抗輻射能力強、耐腐蝕、熱穩定性和化學穩定好等優秀的材料性質，在微波大功率器件、高頻器件、耐高溫和抗輻射方面具有顯著的優勢，是微電子、光電子、電力電子等高新技術以及國防工業、信息產業和新能源產業等支柱產業的關鍵材料。截至目前，人們對SiC晶體材料的研究和應用都主要集中在半導體領域，從未在強激光領域得到應用。然而SiC晶體表現出的優良光學性能及熱學性能，特別是其極高的熱導性能，如6H-SiC晶體的熱導率高達490W·m-1·K-1，比Glass和SiO2的熱導率高兩個數量級，從而使得其作為高功率激光承載及光束變換具有其它材料無法比擬的優勢，同時，SiC晶體還表現出其他材料不可比擬的熱膨脹系數，精細加工的SiC表面可達到非常平整的程度，其表面粗糙度可達0.1nm及以下，另外理論上SiC晶體在可見到中遠紅外波段均具有較高的透過率。本專利技術利用SiC晶體的上述優良特性，將其應用于數千瓦及數十千瓦級高功率激光的承載和光束變換領域。實施例1圖1是本專利技術實施例一所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖，如圖1所示，所述器件包括：基底110和激光薄膜121。所述基底110采用6H晶型SiC單晶材料，長60mm，寬15mm，高3mm，通光孔徑為60mm×15mm。所述基底110的后部為第一通光面111，前部為第二通光面112。所述第一通光面111和所述第二通光面112均經過光學拋光處理，表面粗糙度小于0.4nm，光潔度為10-5，平面度為λ/10@632nm。所述激光薄膜121為對應45度入射角的1064nm激光的高反膜，設置在所述第一通光面111的表面。由于SiC材料具有極高的熱導率，高的損傷閾值及優良的光學性能，因此所述器件可以有效實現對功率為數千瓦至數十千瓦的近紅外1064nm激光光束方向的90度偏轉。實施例2圖2是本專利技術實施例二所述激光承載及光束變換器件的結構示意圖，如圖2所示，本實施例所述器件與實施例一所述器件基本相同，其不同之處僅在于：基底210采用3C晶型SiC單晶材料；所述基底210的第一通光面211和第二通光面212上分別設置有第一激光薄膜221和第二激光薄膜222；所述第一通光面211為平面，所述第二通光面212為水平方向曲率R=500mm的圓柱曲面，所述第一激光薄膜221和所述第二激光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光承載及光束變換器件，其特征在于，所述器件包括采用SiC單晶材料的基底；所述基底包括相對設置的第一通光面和第二通光面；并且，在所述第一通光面和/或所述第二通光面上設置有激光薄膜。

【技術特征摘要】
2012.06.28 CN 201210222425.81.一種激光承載及光束變換器件，其特征在于，所述器件包括采用SiC單晶材料的基底；所述基底包括相對設置的第一通光面和第二通光面；并且，在所述第一通光面和所述第二通光面上設置有激光薄膜；所述激光薄膜包括設置在所述第一通光面上對應第一入射角激光并且實現0至100％反射率的反射膜，以及設置在所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭欽軍，楊峰，袁磊，袁鴻韜，薄勇，雷文強，許祖彥，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：