專利名稱：多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體的說是一種多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法。
背景技術(shù)：
激光工作物質(zhì)是激光器的核心組成部分。工作物質(zhì)是指能夠產(chǎn)生受激輻射的材料。
傳統(tǒng)的激光工作物質(zhì)元件是同一單晶或玻璃的單一整體，在此單晶或玻璃內(nèi)部沒有任何加工機(jī)械、光學(xué)、化學(xué)加工和處理，定義此為單一激光工作物質(zhì)，如Nd:YAG棒、Nd:YAG薄盤、Nd:YAG板條、釹玻璃等。
隨著高功率激光器的發(fā)展，這種工作物質(zhì)受到散熱、應(yīng)力、尺寸等的限制，限制了激光功率和光束質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計出了新型的激光工作物質(zhì)，這種激光工作物質(zhì)不再是單一工作物質(zhì)，而是由多個(包括一個)單一工作物質(zhì)和其它晶體或玻璃經(jīng)過熱鍵合工藝鍵合在一起的工作物質(zhì)，稱為復(fù)合激光工作介質(zhì)。
技術(shù)方案多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)，是二塊或多塊介質(zhì)構(gòu)成的結(jié)合整體，所述的介質(zhì)選自下列之一(1)、摻雜的激光晶體，如Nd:YAG、Cr:YAG、Nd:GGG、Yb:GGG；(2)、未摻雜的晶體，如YAG、GGG、GdVO4、YVO4、KTP；(3)、摻雜激光玻璃，如釹玻璃；(4)、未摻雜玻璃，如普通光學(xué)玻璃。
所述的復(fù)合激光介質(zhì)，其特征在于所述的二塊或多塊介質(zhì)是同種介質(zhì)，或者是不同種介質(zhì)。
多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法，其特征在于將相同的或不相同的二塊或多塊介質(zhì)，將其結(jié)合面加工平整光潔，進(jìn)行光學(xué)膠合，并壓緊，再緩慢升溫到一定溫度后，再恒溫保持一定時間，再緩慢降至室溫，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)之間的永久性鍵合。
當(dāng)二塊或多塊介質(zhì)為同基質(zhì)的晶體時，則鍵合平面為同一晶向；當(dāng)二塊或多塊介質(zhì)為非同基質(zhì)的晶體，則要根據(jù)功能的需要分別決定不同晶體的取向。
二塊或多塊介質(zhì)的鍵合平面的光潔度在光學(xué)二級以上，直至超光滑平面；平面度是零光圈，即N＝0。
壓緊二塊或多塊介質(zhì)的壓強(qiáng)在10牛頓/cm2～1000牛頓/cm2之間，恒溫溫度低于二塊或多塊介質(zhì)中最低的熔點(diǎn)200～300℃。
發(fā)明原理把二塊或多塊介質(zhì)按一定取向，加工到一定的光潔度、平面度后，在室溫實(shí)現(xiàn)光學(xué)膠合后，給樣品施加一定的壓力，按一定的速率給樣品升溫，溫度升高到一定值后，恒溫一段時間，再按一定的速率降溫到室溫，從而在無須任何粘結(jié)劑的情況下，通過分子的流動，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的永久性鍵合。鍵合后的復(fù)合介質(zhì)為均勻過渡的統(tǒng)一體，鍵合后的統(tǒng)一體的光學(xué)透過率合理論透過相符，且鍵合后的介質(zhì)可經(jīng)受通常的光學(xué)、機(jī)械加工。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)a、有利于復(fù)合介質(zhì)元件的冷卻。
如果介質(zhì)為未摻雜激光激活離子介質(zhì)，則對泵浦光不產(chǎn)生吸收，可作為熱沉散熱。
b、有利于裝夾結(jié)構(gòu)和冷卻的設(shè)計，不會因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)而影響介質(zhì)的增益。
c、由于邊緣介質(zhì)一般對激光和泵浦光都沒有吸收，因此，邊緣介質(zhì)的溫升小，介質(zhì)邊緣變形小，有利于保護(hù)介質(zhì)上的鍍膜，提高光束質(zhì)量。
d、可以用一塊復(fù)合介質(zhì)分別實(shí)現(xiàn)激光的倍頻、調(diào)Q或波導(dǎo)運(yùn)行等功能。也可以使該復(fù)合介質(zhì)同時具有其中的一個或多個功能。


圖1是本發(fā)明的多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)A/B示意圖。
圖2是本發(fā)明的多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)B/A/B示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1、圖2。
圖1中所示，在介質(zhì)A外圍有介質(zhì)B，介質(zhì)A與介質(zhì)B通過分子的相互滲透到對方，形成無縫結(jié)合整體；圖2中所示，依次由B、A、B三塊介質(zhì)構(gòu)成一個整體。所述的介質(zhì)A、B選自下列之一(1)、摻雜的激光晶體，如Nd:YAG、Cr:YAG、Nd:GGG、Yb:GGG；(2)、未摻雜的晶體，如YAG、GGG、GdVO4、YVO4、KTP；(3)、摻雜激光玻璃，如釹玻璃；(4)、未摻雜玻璃，如普通光學(xué)玻璃。
介質(zhì)A、B可以相同也可以不同。
制備方法如下將需健合的介質(zhì)A、B的鍵合平面加工平整光潔，鍵合平面的光潔度在光學(xué)二級以上，直至超光滑平面；平面度是零光圈，即N＝0，越光越好。將介質(zhì)貼緊，進(jìn)行光學(xué)膠合，并壓緊，壓強(qiáng)在10牛頓/cm2～1000牛頓/cm2之間，再緩慢升溫到一定溫度后，再恒溫保持一定時間，恒溫溫度低于二塊或多塊介質(zhì)中最低的熔點(diǎn)200～300℃。再緩慢降至室溫，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)A、介質(zhì)B相互之間的永久性鍵合。
當(dāng)介質(zhì)A、B為同基質(zhì)的晶體時，則鍵合平面為同一晶向；當(dāng)介質(zhì)A、B為非同基質(zhì)的晶體，則一般A、B的晶體學(xué)取向要根據(jù)功能的需要分別決定它們的取向。
加熱環(huán)境根據(jù)材料的不同，有的是真空，有的是充有保護(hù)氣體，有的是在大氣環(huán)境當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)，是二塊或多塊介質(zhì)構(gòu)成的結(jié)合整體，所述的介質(zhì)選自下列之一(1)、摻雜的激光晶體，如Nd:YAG、Cr:YAG、Nd:GGG、Yb:GGG；(2)、未摻雜的晶體，如YAG、GGG、GdVO4、YVO4、KTP；(3)、摻雜激光玻璃，如釹玻璃；(4)、未摻雜玻璃，如普通光學(xué)玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合激光介質(zhì)，其特征在于所述的二塊或多塊介質(zhì)是同種介質(zhì)，或者是不同種介質(zhì)。
3.多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法，其特征在于將相同的或不相同的二塊或多塊介質(zhì)，將其結(jié)合面加工平整光潔，進(jìn)行光學(xué)膠合，并壓緊，再緩慢升溫到一定溫度后，再恒溫保持一定時間，再緩慢降至室溫，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)之間的永久性鍵合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法，其特征在于當(dāng)二塊或多塊介質(zhì)為同基質(zhì)的晶體時，則鍵合平面為同一晶向；當(dāng)二塊或多塊介質(zhì)為非同基質(zhì)的晶體，則一要根據(jù)功能的需要分別決定不同晶體的取向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法，其特征在于二塊或多塊介質(zhì)的鍵合平面的光潔度在光學(xué)二級以上，直至超光滑平面；平面度是零光圈，即N＝0。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)的制備方法，其特征在于壓緊二塊或多塊介質(zhì)的壓強(qiáng)在10牛頓/cm2～1000牛頓/cm2之間，恒溫溫度低于二塊或多塊介質(zhì)中最低的熔點(diǎn)200～300℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)及其制備方法，多邊形熱鍵合復(fù)合激光介質(zhì)是二塊或多塊介質(zhì)構(gòu)成的無縫結(jié)合整體，介質(zhì)選自激光晶體，如Nd:YAG、Cr:YAG、Nd:GGG、Yb:GGG，激光玻璃，如釹玻璃；將相同的或不相同的二塊或多塊介質(zhì)，將其結(jié)合面加工平整光潔，進(jìn)行光學(xué)膠合，并壓緊，再緩慢升溫到一定溫度后，再恒溫保持一定時間，再緩慢降至室溫，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)之間的永久性鍵合。通過激光介制質(zhì)性的改善，能滿足高功率激光器的發(fā)展需要。
文檔編號G02B1/00GK1658451SQ20051003766
公開日2005年8月24日 申請日期2005年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月8日
發(fā)明者張慶禮, 殷紹唐, 孫敦陸, 王召兵, 蘇靜, 邵淑芳, 谷長江, 黃明芳, 李為民, 張霞 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所