本发明专利技术涉及具有至少1.7的折射率的玻璃以及所述玻璃作为固态激光器的包层玻璃的用途。本发明专利技术也涉及激光器组件,其包括掺杂蓝宝石芯,和置于所述芯上的包层玻璃。所述包层玻璃设置于所述芯上,使得因寄生激光活性而从所述芯射出的光可以进入所述包层玻璃且可以在其中得以吸收。因此,得到具有改善效率的激光器组件。本发明专利技术还涉及用于制造该激光器组件的方法。
【技术实现步骤摘要】
用于固态激光器的包层玻璃本申请是2017年9月28日提交的专利申请201710894137.X、专利技术名称为“用于固态激光器的包层玻璃”的分案申请。
本专利技术涉及一种固态激光器以及用于固态激光器的包层玻璃。
技术介绍
光激励激光器通常指的是固态激光器,其放大介质包括也被称为基质晶体或基质物质的结晶体或玻璃样固体。基质晶体掺杂外来物质的离子。通过将能量引入至激光介质中,将电子充能到较高的能量水平,从而得到受激原子。该过程也被称为泵浦。一般来说,固态激光器是光泵浦的。当这样激发的原子被具有所述能量的待发射光子所激励,然后该激发原子再次回落至正常状态,并且因此发射出具有如所述激励光子那样的同样能量以及同样相位的光子。两个光子运动方向是相同的。由于这样的激励光子的复制,激光介质作为也称为典型“激光发射”的光放大器。从现有技术来看,这样的固态激光器是众所周知的。大多数情况下,激光活性是由自发发射予以启动,电子通过自发发射在统计上经过一个物质特定的半衰期后回落到常态,并且因此发射每个均有单独的方向和相位的光子。当除了激活介质之外存在至少部分反射镜的空腔时,通常进行激光操作,将具有一定方向的光子在所述部分反射镜之间再次引导通过该活性介质,并且之后刺激进一步的发射。然后,具有该方向并具有相同相位的光子将为多数。正常情况下,通过自发发射在另一方向上发射的光子将不会放大。一个确定的基质晶体是蓝宝石。蓝宝石是由Al2O3的晶体形式,其特点是极高的硬度。蓝宝石晶体是一种光学负单轴晶体,其可以由晶轴c以及垂直于c且彼此相互垂直的晶轴a和b来加以描述。在蓝宝石的情况下,晶轴c是光轴。在蓝宝石的情况下,对于正交于光轴传播的辐射,可以实现最高的光放大。但是,由于轴a和轴b都与轴c正交,且因此有又彼此正交的两个轴(a,b),所以沿所述两个轴可以产生光的放大。然而,正常情况下,期望的是仅在两个方向之一中进行放大,从而仅在其中一个方向上设置放大光出口。关于垂直于这种优选方向引起的自发发射的放大作用也被称为寄生激光活性。通过该寄生激光活性,在没有利用所发射光子用于所需的激光操作的可能性的条件下,进一步的激发原子活动经刺激而发射,原因是他们未沿着优选取向传播,而是在与之相垂直的方向上传播。因此,寄生激光活性与激光器的效率降低有关,因为被泵浦入激光介质的能量未使用,而是以这种方式丢失。因此,激光器的效率会降低。在与激光方向不同方向上的自发发射无法在激光介质中加以抑制。然而,当一部分光在蓝宝石晶体和周围介质(通常为空气)之间的界面上被反射回晶体或甚至来回反射若干次并因而提供了寄生的激光活性进一步放大并且通过受激发射耗散其它能量时,这种现象特别棘手。这种情况被称为寄生振荡。当在寄生方向的活性介质中的激光的放大(也称增益)较高时,那么仅低反射率足以(例如在激光介质和空气之间不是非反射界面的情况下)带来相当大的能量损失。因此,可以通过防止垂直于激光照射方向的光背反射到蓝宝石晶体中或者至少使其衰减很大,而使寄生激光活性得以衰减。在掺杂蓝宝石的情况下,源于寄生激光活性(寄生激光)的光放大是如此之高(特别是正交于优选放大方向和正交于蓝宝石的晶轴c),从而甚至在激光晶体的侧表面抗反射涂层的情况下也发生强反射,以至于只能通过进一步使用抑制寄生激光反射的措施来解决这个问题。这样的解决方案是:将二碘甲烷(作为液体包层材料)与激光介质的侧面相接触。这种液体具有调节的折射率,并吸收寄生光,从而抑制反射。但这种液体有几个致命性的缺点。首先,它是液体而非固体的事实导致一个更复杂和容易失效的激光系统。其次,由于必须保持且固定激光介质于激光区之上,所以激光介质与液体相接触的面积较为有限。第三,这种液体有害健康。第四,这种液体随着时间而分解且必须定期更换。第五,针对这种问题的解决方案,折射率必须在一定波长范围内予以调整,在中心波长处的反射率可以通过加入添加剂的方式来最低程度地加以改变,色散(折射率对波长的依赖性)或多或少是恒定的且有别于蓝宝石的色散。因此,尝试以固体包层减少寄生振荡,并且从而提高激光效率。一个功能原则(其基于采用包层玻璃来抑制寄生光)描述于美国专利US4,217,382A,但本专利技术涉及掺钕氟磷酸盐玻璃的特殊情况。在该系统中,要抑制的寄生激光的波长为1052nm,活性介质的折射率约为1.46,即在美国专利US4,217,382A中描述的专利技术根本不适合作为掺杂的蓝宝石的包层。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的是提供一种方法或装置,在掺杂蓝宝石的情况下适合用于抑制可见光范围内的寄生光,并克服现有技术的玻璃的缺点。该目的通过权利要求的主题来解决。本专利技术提供一种极其适合于此目的的用于掺杂蓝宝石的包层玻璃。有利地,将包层玻璃布置在掺杂蓝宝石晶体表面上,使得寄生激光行为的光冲击到晶体/包层玻璃界面上而非晶体/空气界面上。由于将包层玻璃的折射率朝着蓝宝石晶体折射率调整的事实,使得其差异非常小,出现的反射大大降低,并且很大一部分光通过晶体进入包层玻璃成为可能。然而,在这种情况下,由于材料的强各向异性,必须考虑,蓝宝石晶体的特征在于折射的两个主要系数,即普通折射率no和非常折射率ne。非常折射率涉及在平行于光轴的方向偏振的光(π-偏振光)。由于大部分比例的不良寄生光为π-偏振光,当包层玻璃具有朝掺杂蓝宝石的非常折射率调整的折射率时,这是有利的。在本文描述中,术语“折射率”、“折射的系数”和“折射系数”是同义的。现在的风险是,已经进入包层玻璃的寄生激光在不朝向芯的包层玻璃/空气界面上反射,并且在再次穿过包层玻璃之后再次进入掺杂蓝宝石。为了防止这种情况,当包层玻璃在寄生激光的波长范围内具有尽可能低的内部传输(internaltransmission)时是有利的。因为当寄生激光被有效地吸收到包层玻璃中时,就不可能再次进入掺杂蓝宝石。本专利技术所述的一种激光器组件,其包括:a)掺杂蓝宝石的芯,和b)置于所述芯上的包层玻璃,其在厚度1mm、波长范围750nm至850nm的情况下具有最多0.8、优选最多0.5、进一步优选最多0.4、进一步优选最多0.3、进一步优选最多0.2、进一步优选最多0.15、进一步优选最多0.1的内部传输,其中,对于在波长范围750nm至850nm的辐射,所述掺杂蓝宝石的非常折射率与所述包层玻璃的折射率彼此相差最多0.05,优选最多0.04,进一步优选最多0.03,进一步优选最多0.02,进一步优选最多0.01,进一步优选最多0.005,进一步优选最多0.002,进一步优选最多0.001,进一步优选最多0.0005。在优选实施方式中,厚度1mm的所述包层玻璃甚至在700nm至900nm波长范围下具有最多0.8、进一步优选最多0.5、进一步优选最多0.4、进一步优选最多0.3、进一步优选最多0.2、进一步优选最多0.15、进一步优选最多0.1的内部传输,其中对于波长范围700nm至900nm的辐射,所述掺杂蓝宝石的非常折射率与所述包层玻璃的折射率彼此相差最多0.05,优选最多0.04,进一步优选最多0.03本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有至少1.70的折射率的玻璃,其包括按重量%计的下述组分:/n
【技术特征摘要】
20160928 DE 102016118364.41.一种具有至少1.70的折射率的玻璃,其包括按重量%计的下述组分:
2.如权利要求1所述的玻璃,其中所述玻璃特征在于冷却状态,该冷却状态对应于从温度T1到温度T2以每小时0.5k至每小时40k的平均冷却速率的稳定冷却,其中T1至少高于玻璃转变温度Tg,T2为20℃。
3.如权利要求1或2所述的玻璃,其中Y2O3的比例至多为10重量%。
4.如权利要求1或2所述的玻璃,其中BaO的比例至少为0.1重量%。
5.如权利要求1或2所述的玻璃,其中As2O3或Sb2O3的比例为0.1至0.5重量%。
6.如权利要求1或2所述的玻璃,其中相对于λ0=800nm波长处的折射率的局部微分...
【专利技术属性】
技术研发人员:A·卡雷,A·达尼罗,S·汉森,D·阿皮茨,
申请(专利权)人:肖特股份有限公司,
类型:发明
国别省市:德国;DE
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