DE1764929C3

DE1764929C3 - Nd hoch 3+ -dotiertes Laserglas

Info

Publication number: DE1764929C3
Application number: DE1764929A
Authority: DE
Inventors: Haynes Alexander Sylvania Lee Jun.; Charles Frederic Toledo Rapp
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: Schott Optical Glass Inc
Priority date: 1966-04-28
Filing date: 1968-09-06
Publication date: 1974-05-09
Also published as: US3457182A; NL148023B; NL6812878A; DE1764929B2; GB1176297A; FR1585679A; DE1764929A1

Description

erfindungsgemäßen Medien gewonnenen Glaslaser insbesondere dort geeignet, wo die Lasergläser hohen Energien ausgesetzt sind.

Beispiel 1

Eine Schmelze hoher optischer Qualität wurde durch Vermischen der Rohmaterialien und Erschmelzen des Gemisches hergestellt. Die Schmelze hatte folgende Zusammensetzung:

Bestandteil
SiOo ..
Al-O₃ .
Li-O ..

Nd₂O₃ 3,09

Aus der Schmelze wurden Stäbe mit einem Durchmesser von 1,27 cm und einer Länge von 10,16 cm hergestellt, und die Enden wurden auf genaue Toleranz poliert. Bei der Prüfung zeigte der so gewonnene Laser eine deutliche Verminderung der Neigung zur Solarisation.

Bestandteil SiO-	Beispiel 2	Gewichtsprozent .... 56,32
Al₂O₃		. .. 35,99
Li₂O		5,68

Nd₂O₃ 2,00

Es wurde aus den Rohmaterialien eine Schmelze hergestellt, die die vorstehend aufgezeigte theoretische Zusammensetzung hatte. Diese Schmelze wies eine hohe optische Qualität auf. Es wurden wie im Beispiel 1 beschrieben Stäbe daraus gefertigt und geprüft und für gut befunden.

G e wichtsprozent . ... 77,16
.... 4,68
15,07

Beispiel 3

Bestandteil
SiO₂ ..
Al-O₃ .
Li-O ..

Gewichtsprozent .... 45,39
.... 34,23
.... 17,55

Nd₂O₃ 2,82

Die Rohmaterialien wurden zur einer Schmelze mit der vorstehend angegebenen theoretischen Zusammensetzung erschmolzen. Aus der Schmelze wurden Prüfkörper einer Größe von etwa 7,62 · 1,47 cm Dicke hergestellt. Die Prüfkörper wurden auf Solarisation geprüft, und es wurde gefunden, daß diese sehr schwach war.

Die aus den erfindungsgemäßen Glasmedien hergestellten Laser zeigen, verglichen mit einem bekannten

as Glaslaserstab, eine stark verminderte oder vollständig fehlende Solarisation; sie neigen nicht dazu, unter der Einwirkung hoher Lichtintensität dunkel zu werden und zeigen dementsprechend keinen bzw. nur einen sehr geringen Abfall der Wirksamkeit.

Claims

1 2 irreversibler Vorgang, der zunächst zu einer erheb- Patentansprüche- liehen Schwächung der Wirksamkeit des Lasers und schließlich dazu führt, daß der Glaslaser vollständig

1. Nd³⁺-dotiertes Laserglas, das aus einem unbrauchbar wird.

Lithium-Aluminium-Silikat besteht, gekenn- 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verzeichnet durch einen Gehalt von 45 bis besserte Lasergläser zu schaffen, die nur sehr geringe 80 Gewichtsprozent SiO₂, 4 bis 40 Gewichtspro- Solarisation aufweisen, eine dementsprechend wesentzent Al₂O₃, 5,5 bis 20 Gewichtsprozent LiX), lieh verbesserte Wirksamkeit haben und insbe>ondere 1 bis 8 Gewichtsprozent Nd,O₃, 0 bis 5 Gewichts- für solche Einsatzzwecke besonders geeignet sind, bei Prozent eines der Oxide ZrO₂, TiO₂ oder Ce₂O,, io denen die Lasergläser hohen Fnergien ausgeset/i O bis 1 Gewichtsprozent anderer Bestandteile sind.

außer Fe und weniger als 100 ppm Fe-O₄. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem mit Neodym

2. Laserglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet dotierten Laserglas der eingangs beschriebenen Art, durch einen Gehalt von 45 bis 80 Gewichtsprozent das ertindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen SiO₂, 4,6 bis 36 Gewichtsprozent AI.,O₃, 5,6 bis 15 Gehalt von 45 bis 80 Gewichtsprozent SiO₂, 4 bis 18 Gewichtsprozent Li₂O und 1 bis "4 Gewichts- 40 Gewichtsprozent A1₂O_;„ 5,5 bis 20 Gewichtsproprozenl Nd₂O_;i. zein Li₂O, I bis 8 Gewichtsprozent Nd₂O₃, 0 bis 5 Ck-

3. Laserglas nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wichtsprozent eines der Oxide ZrO₂, TiO₂ oder CeX).;. zeichnet, daß es im wesentlichen aus den nach- 0 bis ! Gewichtsprozent andere Bestandteile außer Ic stehend aufgeführten Bestandteilen in den an- 30 und weniger als 100 ppm Fe-A,.

gegebenen Mengen besteht: Die für das erfindungsgemäüe stimulierbare Glas-

medium einzusetzende Menge an der Dotierungssub-Bestandteil Gewichtsprozent stanz Neodymoxid ist nicht sehr kritisch; sie wird

SiO₂ 77.16 innerhalb des zuvor angegebenen Bereiches im all-

Al₂O₃ 4,68 25 gemeinen zwischen etwa 1 bis 4°,₀, bezogen auf die

Li₂O 15,07 Gesamtzusammensetzung, vorgesehen. Die bevor-

Nd₂O₃ 3,09 zugte Menge an Al₂O₃ beträgt 4,6 bis 36 Gewichts

prozent, und die bevorzugte Menge an Li₂O liegt

4. Laserglas nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zwischen etwa 5,6 und 18 Gewichtsprozent,
zeichnet, daß es im wesentlichen aus den nach- 30 Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Glasstehend aufgeführten Bestandteilen in den an- mediums können die verschiedenen Rohmaterialien gegebenen Mengen besteht: in verschiedenen Formen eingesetzt werden, als Oxide,

Carbonate u. dgl. Die Schmelze wird durch Mischen Bestandteil Gewichtsprozent der Komponenten miteinander und Dispergieren iks

SiO₂ 56,32 35 Neodymoxids darin hergestellt. Kleinete Mengen

Al₂O₃ 35,99 anderer Bestandteile können ebenfalls in der Schmelze

Li₂O 5,68 anwesend sein, vorausgesetzt, daß ihre Gegenwart

Nd₂O₃ 2,00 keinen nachteiligen Einfluß auf die fertige Zusammen

setzung oder die gewünschten Endeigenschaften hat.

5. Laserglas nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 So ist z. B. wichtig, daß der Eisengehalt in Neodymzeichnet, daß es im wesentlichen aus den nach- laserglas sehr niedrig gehalten wird, da FeO ein stehend aufgeführten Bestandteilen in den an- Absorptionsband hat, das die Laserwellciilänge bei gegebenen Mengen besteht: 1,06 μ überschneidet Die Menge Fe in den hergestellten Gläsern liegt im Bereich von 25 bis 50 ppm

Bestandteil Gewichtsprozent 45 Fe₂O₁. Allgemein ist die obere Grenze mit etwa

SiO₂ 45,39 100 ppm Fe₂O₃ erreicht.

Al₂O₃ 34,23 Verschiedene andere Bestandteile in kleinen Mengen

Li₂O 17,55 können in den erfindungsgemäßen Glasmedien an-

Nd₂O_;, 2,82 wesend sein. So können kleine Mengen Na₂O oder

50 K₂O toleriert werden, obgleich die Widerstands-

6. Laserglas nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- fähigkeit gegen Solarisation geschwächt wird; aus zeichnet durch einen Gehalt von 0,5 bis 5 Ge- diesem Grund sollten diese Substanzen auf einem wichtsprozent eines der Oxide TiO₂ oder Ce₂O₃. Minimum gehalten werden, im allgemeinen zu weniger

als 1 °/₀, vorzugsweise zu weniger als etwa ¹Z₂ Ge-

55 wichtsprozent, vorhanden sein.

Die Oxide ZrO₂, TiO₂ und Ce₂O₃. die die Sokirisation inhibieren, können dem crlmdungsgemäßen

Die Erfindung betrifft Nd³⁺-dotiertes Laserglas, das Glasmedium zugesetzt werden, vorausgesetzt, sie ^ind aus einem I ithium-Aluminium-Silikat besteht. in kleinen Mengen anwesend und wirken sich nicht

Mit Neodym dotierte Laserglaser sind z. B. aus 60 störend auf die erwünschten Eigenschaften aus. Im »Applied Physics Letters« Band 6, Nr. 3 vom 1. Fe- allgemeinen werden, wenn ein oder mehrere der oben bruarl965, S. 46 bis 49, bekannt. Als Glasgrund- genannten Oxide, die die Solarisation inhibieren, einsubstanzen weisen diese bekannten Lasergläser ent- gesetzt werden, Mengen von '/2 bis 3 Gewichtsproweder ein Bariumkronglas oder ein Lithium-Magne- zent, für besondere Zwecke Mengen von 5 Gewichtssium-Aliiminium-Silikatglas auf. Eine nachteilige 65 pro/ent n^;cht stören.

Eigenschaft dieser bekannten Lasergläser ist deren Im Betrieb wird der Laserkörper z. B. mit eir^r

Solarisationstendenz, das ist die Erscheinung eines Blitzlichtlampe bestrahlt. Infolge ihrer geringen Solariallmählichen Verfärbcns und Dunkelwerdens, ein sation und verbesserten Wirksamkeit sind die aus den