Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНАТА ИТТРИЯ - Патент РФ 2045118
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНАТА ИТТРИЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНАТА ИТТРИЯ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНАТА ИТТРИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: квантовая электроника, а именно твердотельные лазеры на моноалюминате иттрия, активированного неодимом. Сущность изобретения: способ включает нагрев, отжиг и охлаждение заготовок активных элементов в среде водорода. Отжиг осуществляют при 1175 1225°С в течение 24 30 ч, причем нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение заготовок проводят со скоростью 75 125°С/ч. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2045118
Класс(ы) патента: H01S3/16
Номер заявки: 5013175/25
Дата подачи заявки: 27.11.1991
Дата публикации: 27.09.1995
Заявитель(и): Костылев Вадим Леонидович; Кувайская Тамара Ивановна; Мелихов Вячеслав Николаевич
Автор(ы): Костылев Вадим Леонидович; Кувайская Тамара Ивановна; Мелихов Вячеслав Николаевич
Патентообладатель(и): Костылев Вадим Леонидович; Кувайская Тамара Ивановна; Мелихов Вячеслав Николаевич
Описание изобретения: Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к твердотельным лазерам на моноалюминате иттрия, активированного неодимом, используемым в системах измерения расстояния до спутников, лазерных дальномерах.
В современных твердотельных лазерах применяют активные элементы (АЭ) из кристаллов алюмината иттрия, активированного неодимом.
Серьезную проблему при изготовлении АЭ и излучателей на их основе представляет образование центров окраски, ухудшающих люминесцентные свойства материалов, в результате чего процент выхода годных АЭ уменьшается ≈ на 25% сокращается срок службы излучателей.
Центры окраски появляются как в процессе изготовления АЭ в результате окислительных процессов, так и при эксплуатации под действием ультрафиолетового излучения (далее УФ-излучения), входящего в состав спектра световой энергии накачки.
Известны способы, позволяющие уменьшить или исключить центры окраски. Способ, описанный в [1] направлен на повышение светоизлучательных свойств АЭ путем дополнительного отжига заготовок АЭ (после выращивания кристаллов) в восстановительной атмосфере, во время которой температура АЭ (или заготовки) может меняться или быть постоянной.
Однако без уточнения температуры отжига и скорости нагрева и охлаждения заготовок АЭ не всегда можно получить качественный АЭ.
Так известно, что соединение УАlO3 (алюмината иттрия) имеет температурную фазовую неустойчивость. Например, при температурах 1300-1400оС образуется соединение Y2Al5O12 (алюмоиттриевый гранат). При Т ≈ 1400оС АИГ +Х фаза; при Т≈ ≈1700оС Y4Al2O9 и Y5Al5O12.
Скорость подъема и снижения температуры играет существенную роль, так как градиент термического расширения по осям а, в и с кристаллической решетки алюмината иттрия имеет существенные различия:
по оси а 9,5.10-6 град. b 4,3-10-6 град. с 10,8.10-6 град. Поэтому быстрое изменение температуры может привести к термическим напряжениям (искажению кристаллической решетки), что приводит к ухудшению светоизлучательных свойств.
Известен способ изготовления активных элементов алюмината иттрия, активированного неодимом [2] Для фильтрации УФ-излучения на поверхность АЭ наносится слой, содержащий ионы железа. Слой формируют с использованием отжига АЭ в среде азота и водорода при 1200-1400оС в течение 2-50 ч.
Однако такой способ изготовления АЭ требует дополнительной операции (нанесения на поверхность АЭ фильтрующего слоя) и не учитывает скорости нагрева и охлаждения АЭ, что существенно влияет на качество АЭ.
Технической задачей изобретения является улучшение светоизлучательных свойств АЭ из монокристалла алюмината иттрия, активированного неодимом, и связанное с ним увеличение процента выхода годных АЭ и их долговечности.
Техническая задача достигается тем, что в способе изготовления АЭ алюмината иттрия вместо процесса формирования фильтрующего ультрафиолетовое излучение слоя проводится отжиг обычных заготовок АЭ в среде водорода, при этом вводится значение скорости подъема и снижения температуры 75-125оС, а время отжига устанавливается 24-30 ч. Принципиальное отличие предлагаемого способа изготовления АЭ из моноалюмината иттрия от используемого в настоящее время способа заключается в том, что повышение светоизлучательных свойств АЭ и его долговечности происходит не путем отфильтрования коротковолнового излучения, действующего на АЭ в процессе эксплуатации, а созданием в кристаллической решетке АЭ "+" центров (путем отжига заготовок АЭ в среде водорода), обеспечивающих устойчивость материала АЭ к окислительным процессам как в процессе производства, так и под действием ультрафиолетового излучения в процессе его эксплуатации.
Предложенные режимы отжига заготовок АЭ обеспечивают фазовую устойчивость состояния материала АЭ и исключают термические перенапряжения кристаллической решетки, в результате чего значительно повышается долговечность АЭ и выход годных при их производстве.
П р и м е р (конкретного выполнения). Отжиг заготовок АЭ в среде водорода проводился при различных режимах: температуру выдержки меняли от 1100 до 1400оС с интервалом 50оС. Скорость снижения и подъема температуры меняли с 50оС/ч до 400оС/ч с интервалом в 50оС/ч. Время отжига от 2 до 40 ч. Наилучшие результаты получили при следующих режимах: температура выдержки 1200оС, а конкретно 1175-1225оС при температурах ниже 1175оС отжиг до конца не проходил, так как наблюдалось на АЭ в процессе эксплуатации появление центров окраски, хотя и в малом количестве, при Т выше 1225оС выходная энергия излучения несколько снижалась из-за появления фазы Y3Al5O12.
Оптимальной скоростью снижения и подъема температуры определена 75-125оС. При более низких скоростях увеличивается трудоемкость изготовления, при высоких скоростях наблюдалось снижение выходной энергии излучения, что можно объяснить появлением термических напряжений в АЭ. Оптимальное время отжига 24-30 ч. Результаты отжигов АЭ по известному и предлагаемому методу сведены в таблицу.
Предлагаемый способ изготовления АЭ из монокристаллов алюмината иттрия по сравнению с существующими способами увеличивает процент выхода годных АЭ ≈ на 20% и долговечность АЭ ≈ в 8 раз.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНАТА ИТТРИЯ, активированного неофимом, включающий нагрев, отжиг и охлаждение заготовок активных элементов в среде водорода, отличающийся тем, что отжиг осуществляют при 1175 1225oС в течение 24 30 ч, причем нагрев до заданной температуры и последующее охлаждение заготовок проводят со скоростью 75 125oС/ч.