[发明专利]大口径掺钛蓝宝石晶体的包边方法

说明书

技术领域

本发明涉及高功率固体激光，特别是一种大口径掺钛蓝宝石晶体的包边方法。

背景技术

在以掺钛蓝宝石晶体为增益介质的高功率固体激光装置中，为了获得大能量激光脉冲输出需要采用大口径高掺杂浓度活性离子的掺钛蓝宝石晶体，但这样的掺钛蓝宝石晶体却更容易产生横向自发辐射放大效应(ASE)，这一效应的存在使激光放大变得非常困难，也成为了提高掺钛蓝宝石晶体固体激光器增益的技术瓶颈。

现有的技术主要靠有机油墨或热熔树脂掺杂碳粉制成包边材料进行包边处理，所用的包边材料均为有机材料，热稳定性差，同时由于有机物的折射率很难达到与蓝宝石折射率的完全一致匹配，所以需要寻求更好的能够抑制横向自发辐射放大效应的包边方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，克服在先技术采用有机油墨或热熔树脂掺杂碳粉进行包边造成的热稳定性差和折射率难于完全一致匹配的问题，提供一种大口径掺钛蓝宝石晶体的包边方法，该方法采用掺钛蓝宝石晶体同质材料进行包边，从而达到折射率和热稳定性的完全匹配，从而满足高功率超短脉冲激光装置应用。可吸收800nm横向自发辐射光，以抑制大口径掺钛蓝宝石晶体的ASE效应。

本发明的技术解决方案如下：

一种大口径掺钛蓝宝石晶体的包边方法，其特点在于该方法的具体步骤如下：

<1>包边陶瓷材料的结构为Cr_x,Fe_y,Cu_z:Al_2(1-x-y-z)O₃，x,y,z的取值范围为:0≤x,y,z≤0.1且0.01<x+y+z，选定x,y,z的值后，将氧化铝、氧化铬、氧化铁、氧化铜的超细粉体按Cr_x,Fe_y,Cu_z:Al_2(1-x-y-z)O₃的摩尔比称量，通过球磨混合形成混合粉体；

<2>将所述的混合粉体通过流延成型制备成薄膜，然后将上述薄膜缠绕在大口径掺钛蓝宝石晶体周边形成包边，包边厚度为1～10mm，构成胚体；

<3>将所述的胚体放入真空烧结炉中或者氢气气氛烧结炉中，升温至1700～1850℃，保温3～20小时，然后得到包边大口径掺钛蓝宝石晶体。

本发明的技术效果：

1、在先的采用有机油墨或热熔树脂掺杂碳粉进行包边的技术，热稳定性差和折射率难于完全一致匹配的问题。本发明与在先的大口径掺钛蓝宝石晶体包边技术相比，具有同质包边折射率完全一致、热导率高、结合牢固等优点，能够更好的抑制横向自发辐射放大效应，本发明适宜批量生产，能够满足激光技术迅猛发展的市场需求，具有良好的经济效益。

2、通过前期的研究发现，在氧化铝中掺入铬、铁、铜等过渡金属离子可以实现在800nm处有较强的吸收。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明保护范围。

实施例1：

按照分子式Cr_x,Fe_y,Cu_z:Al_2(1-x-y-z)O₃进行原料配比，取值x=0.1,y=0,z=0,将超细氧化铝和氧化铬粉体称量，通过球磨混合；将粉体通过流延成型制备成薄膜，然后将上述薄膜缠绕在大口径掺钛蓝宝石晶体周边形成包边，包边厚度按照需要取1mm。将所述包边样品放入真空烧结炉中，升温至1800℃，保温20小时，得到包边大口径掺钛蓝宝石晶体，此包边材料可以大幅度改善横向的ASE效应。

实施例2：

按照分子式Cr_x,Fe_y,Cu_z:Al_2(1-x-y-z)O₃进行原料配比，取值x=0,y=0.02,z=0.01,将超细氧化铝、氧化铁和氧化铜粉体称量，通过球磨混合；将粉体通过流延成型制备成薄膜，然后将上述薄膜缠绕在大口径掺钛蓝宝石晶体周边形成包边，包边厚度按照需要取5mm。将所述包边样品放入氢气气氛烧结炉中，升温至1850℃，保温15小时，得到包边大口径掺钛蓝宝石晶体，此包边材料可以大幅度改善横向的ASE效应。

实施例3:

按照分子式Cr_x,Fe_y,Cu_z:Al_2(1-x-y-z)O₃进行原料配比，取值x=0.05,y=0.02,z=0.01,将超细氧化铝和氧化铬、氧化铁、氧化铜粉体称量，通过球磨混合；将粉体通过流延成型制备成薄膜，然后将上述薄膜缠绕在大口径掺钛蓝宝石晶体周边形成包边，包边厚度按照需要取3mm。将所述包边样品放入真空烧结炉中，升温至1700℃，保温20小时，得到包边大口径掺钛蓝宝石晶体，此包边材料可以大幅度改善横向的ASE效应。