×
29.04.2019
219.017.4341

СЕРИЙНЫЙ СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ГАЛЛИЙ-СКАНДИЙ-ГАДОЛИНИЕВЫХ ГРАНАТОВ ДЛЯ ПАССИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЗАТВОРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов для пассивных лазерных затворов, используемых в современных лазерах, работающих в ИК-области спектра. Серийный способ выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов осуществляют методом Чохральского из расплава исходной шихты, представляющей собой полученный методом твердофазного синтеза галлий-скандий-гадолиниевый гранат конгруэнтно плавящегося состава с добавками оксида магния и оксида хрома, обеспечивающими концентрацию катионов хрома и магния в расплаве при выращивании первого кристалла по 2,0×l0-2,6×l0 атомов/см, при давлении в камере 1,3-2,0 атм в среде аргона и углекислого газа с объемной долей последнего в газовой смеси 14-17%, причем при втором, третьем и последующих выращиваниях в тигель добавляют количество исходной шихты, равное весу предыдущего кристалла, состав которой в части катионов хрома и магния определяют по формуле (C×С)/10=0,5÷2 при С не менее 5×10 атомов/см. Полученные из выращенных кристаллов пассивные лазерные затворы обеспечивают необходимый режим модуляции добротности в непрерывном и импульсном режимах работы в диапазоне длин волн 1,057-1,067 мкм.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии пассивных лазерных затворов для современных лазеров, используемых в оптических и оптоэлектронных приборах, например лазерных дальномерах, работающих в ближней ИК-области спектра. Также может быть использовано при получении люминесцентных и фото- и катодохромных материалов на основе галлий-скандий-гадолиниевых гранатов и других монокристаллов из многокомпонентных оксидов, содержащих оксиды галлия и хрома.

Известен способ получения пассивных лазерных затворов из монокристаллов алюмоиттриевого граната, легированного катионами ванадия, выращенных методом Бриджемена (см. Иванов В.И., Крутова Л.К., Миронов И.А. и др., Сборник трудов 6-й Международной конференции «Прикладная оптика-2004». Санкт-Петербург, октябрь 2004 г., т.4, с.41-45). Однако данный технологический прием не позволяет проводить повторные выращивания кристаллов для получения пассивных лазерных затворов.

Известна технология пассивных затворов из кристаллов алюмоиттриевого граната, легированного ванадием, где в качестве исходной шихты используют смесь оксидов металлов стехиометрического состава граната, которую сплавляют при температуре 1970°С в среде азота с добавкой кислорода, а затем выращивают кристалл методом Чохральского с последующим отжигом в восстановительной атмосфере (Mierczyk Z., Frukacz Z., OPTO-ELECTRONIC REVIEW, v 8, (1), 2000 г., p.67-74). В данном исследовании отсутствуют данные по серийному выращиванию кристаллов для пассивных затворов. Авторам неизвестны работы, посвященные данной теме.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ выращивания кристаллов на основе галлий-скандий-гадолиниевых гранатов для пассивных лазерных затворов методом Чохральского из иридиевого тигля с расплавом шихты из смеси оксидов металлов - SU 1667587 А1, 27.01.1995. Однако при использовании галлий-скандий-гадолиниевых гранатов, полученных данным способом (составы 1 и 2), получены малые значения коэффициентов поглощения, а при высоких концентрациях ингредиентов шихты MgO×Cr2О3 (состав 3) происходит снижение оптической однородности плоскопараллельных пластинок, которые были использованы в качестве фототропных затворов в неодимовых лазерах. В данном способе не предусмотрена серийность выращивания кристаллов, т.е. возможность использования расплава после предыдущего выращивания с добавлением шихты соответствующего состава.

Задачей предлагаемого технологического решения является усовершенствование способа получения пассивных лазерных затворов для работы в диапазоне длин волн 1,057-1,067 мкм, обеспечивающих необходимый режим модуляции добротности в непрерывном и импульсном режимах работы в части выращивания кристаллов из смеси оксидов металлов, заключающееся в серийном выращивании кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов, легированных катионами хрома, с использованием остатка исходной шихты в тигле и, как следствие, экономия дорогостоящей шихты из высокочистых оксидов металлов, а также упрощение и сокращение технологического цикла на стадии выращивания кристаллов и всей технологии в целом.

Поставленная технологическая цель достигается в серийном способе выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов для пассивных лазерных затворов методом Чохральского из расплава исходной шихты, содержащей смесь оксидов металлов, представляющей собой полученный методом твердофазного синтеза галлий-скандий-гадолиниевый гранат конгруэнтно плавящегося состава с добавками оксида магния и оксида хрома, обеспечивающими концентрацию катионов хрома и магния в расплаве при выращивании первого кристалла по 2,0-2,6×1020 атомов/см3, при этом выращивание кристалла осуществляют при давлении в камере 1,3-2,0 атм в среде аргона и углекислого газа с объемной долей последнего в газовой смеси 14-17%, причем при втором, третьем и последующих выращиваниях в тигель добавляют количество исходной шихты, равное весу предыдущего кристалла, состав которой в части катионов хрома и магния определяют по формуле (CCr×CMg/1020=0,5÷2, при СCr не менее 5×1019 атомов/см3.

Сущность изобретения заключается в следующем: пассивные лазерные затворы из галлий-скандий-гадолиниевых гранатов, легированных катионами хрома, используются в лазерах на длине волны генерации активного элемента на основе неодима (1,057-1,067 мкм) для обеспечения необходимого режима модуляции добротности в непрерывном и импульсном режимах работы прибора. На стадии выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов, легированных катионами хрома, отсутствовала технология выращивания сериями, без полной замены исходной шихты, т.к. из-за высокой летучести оксида галлия при высоких температурах изменялся состав граната как на стадии синтеза, так и на стадии выращивания кристалла из расплава. Отсутствие прямой зависимости количества легирующей добавки в виде катионов (Cr4+) в кристалле и в расплаве от концентрации катионов хрома за счет многообразия катионных форм хрома не позволяло рассчитать необходимое количество оксидов металлов и легирующей добавки для возмещения их недостатка в расплаве для выращивания кристаллов необходимого качества и получения из них пассивных лазерных затворов. Обобщая технологическую задачу, можно сказать, что необходимо создать и поддерживать условное «материальное» равновесие расплав-кристалл-добавка, в части ингредиентов, в серии из пяти выращиваний, что является оптимальным вариантом.

Отмеченные проблемы устраняются тем, что используют исходную шихту галлий-скандий-гадолиниевых гранатов конгруэнтного состава с добавками оксида магния и оксида хрома, обеспечивающими концентрацию катионов хрома СCr и магния CMg в расплаве по 2×l020-2,6×l020 атомов/см3. Данный интервал концентраций данных катионов в шихте обеспечивает необходимую концентрацию катионов хрома при выращивании первого кристалла. Далее синтезируют гранат методом твердофазного синтеза, выращивание кристаллов осуществляют в среде аргона и углекислого газа, объемная доля последнего 14-17% в газовой смеси. Давление в камере может изменяться от 1,3 до 2 атм. При давлении в камере менее 1,3 атм резко изменяется, из-за высокой летучести галлия, состав расплава, что обуславливает образование второй фазы в кристалле. При давлении более 2 атм. изменяются температурные градиенты над поверхностью расплава, в кристалле появляются трещины. При втором, третьем и последующих выращиваниях в тигель добавляют исходную шихту в количестве, равном весу предыдущего кристалла, состав которой в части катионов хрома и магния определяется как (CCr×CMg)/1020 и равно значениям от 0,5 до 2 при СCr не менее 5×1019 атомов/см3, где СCr, CMg - концентрация катионов хрома и магния в расплаве.

Добавка по весу, равному предыдущего кристаллу, обеспечивает идентичность начальных условий для выращивания кристаллов и материальный баланс от выращивания к выращиванию. Данное соотношение концентраций катионов хрома и магния в добавке позволяет поддерживать необходимую концентрацию катионов (Cr4+) в расплаве при втором, третьем и последующих выращиваниях до пятого, а соответственно и в кристалле. Поведение следующих выращиваний нерентабельны, из-за большого количества иридия (материал тигля) в расплаве.

Использование предложенных технологических параметров для серии из пяти выращиваний кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов, легированных хромом, обеспечивает получение годных кристаллов для изготовления пассивных лазерных затворов, работающих в диапазоне длин волн 1.057-1,067 мкм и обеспечивающих необходимый режим модуляции добротности в непрерывном и импульсном режимах работы.

В качестве примера приведены две серии выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевого граната, легированных катионами хрома, с коэффициентом поглощения 4,8-5,9 см-1 на длине волны 1,067 мкм. Из кристаллов после резки, шлифовки, полировки и нанесения просветляющего покрытия были получены аттестованные пассивные лазерные затворы с коэффициентом поглощения 12-32% на длине волны 1,067 мкм диаметром 7 и 8 мм.

Серийныйспособвыращиваниякристалловгаллий-скандий-гадолиниевыхгранатовдляпассивныхлазерныхзатворовметодомЧохральскогоизрасплаваисходнойшихты,представляющейсобойполученныйметодомтвердофазногосинтезагаллий-скандий-гадолиниевыйгранатконгруэнтноплавящегосясоставасдобавкамиоксидамагнияиоксидахрома,обеспечивающимиконцентрациюкатионовхромаимагнияврасплавепривыращиваниипервогокристаллапо2,0·10-2,6·10атомов/см,приэтомвыращиваниекристаллаосуществляютпридавлениивкамере1,3-2,0атмвсредеаргонаиуглекислогогазасобъемнойдолейпоследнеговгазовойсмеси14-17%,причемпривтором,третьемипоследующихвыращиванияхвтигельдобавляютколичествоисходнойшихты,равноевесупредыдущегокристалла,составкоторойвчастикатионовхромаимагнияопределяютпоформуле(C·C)/10=0,5÷2,приСнеменее5·10атомов/см.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
29.03.2019
№219.016.f7d2

Способ изготовления световодов на основе кварцевого стекла с малыми оптическими потерями

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения (MCVD) для изготовления оптических волокон с малым затуханием для систем связи, датчиков физических величин и передачи мощного светового излучения. Согласно способу производят легирование осаждаемых слоев стекла сердцевины малыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462737
Дата охранного документа: 27.09.2012
10.04.2019
№219.017.029d

Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения

Способ может применяться в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей. Способ включает получение методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) цилиндрической заготовки, содержащей осаждаемые на опорную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396580
Дата охранного документа: 10.08.2010
10.04.2019
№219.017.03d7

Люминесцентный источник оптического излучения с гребенчатым спектром

Люминесцентный источник оптического излучения с гребенчатым спектром предназначен для использования в фотонике в качестве компактного источника оптического излучения с гребенчатым спектром в диапазоне длин волн 1500-1600 нм для создания эффекта спектрального уплотнения в волоконно-оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002351046
Дата охранного документа: 27.03.2009
10.04.2019
№219.017.0647

Способ получения прозрачной сцинтилляционной zno керамики и сцинтиллятор

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, а именно к изготовлению материалов, входящих в состав сцинтилляционных детекторов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений, и может быть использовано в медицинской диагностике, устройствах таможенного контроля и космической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002416110
Дата охранного документа: 10.04.2011
29.04.2019
№219.017.410d

Способ получения оптических линз с минимальным двулучепреломлением

Способ относится к технологии изготовления линз из лейкосапфира и других одноосных кристаллов для оптических систем, работающих в видимой и инфракрасной областях спектра. Способ включает изготовление вогнуто-выпуклых заготовок путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластинок из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002310216
Дата охранного документа: 10.11.2007
29.04.2019
№219.017.4144

Способ получения оптических линз из монокристаллов

Способ может использоваться для получения линз сложной конфигурации из лейкосапфира и других одноосных кристаллов для оптических систем современных оптических и оптоэлектронных приборов, работающих в видимой и инфракрасной областях спектра. Способ включает изготовление вогнуто-выпуклых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002313809
Дата охранного документа: 27.12.2007
10.07.2019
№219.017.ac6b

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления относятся к оптической и электронной промышленностям и могут быть использованы при конструировании систем для передачи и обработки информации, в которых целесообразно применение волоконно-оптических элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397516
Дата охранного документа: 20.08.2010
10.07.2019
№219.017.ada4

Способ получения прозрачного термостойкого стеклокристаллического материала

Способ получения прозрачного термостойкого стеклокристаллического материала относится к технологии оптических материалов, предназначенных для использования в условиях значительных температурных перепадов, в частности в нагревательных устройствах, в том числе и в качестве устойчивых к термоудару...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375319
Дата охранного документа: 10.12.2009
Showing 1-10 of 17 items.
20.05.2013
№216.012.4238

Плоская линза из лейкосапфира и способ ее получения

Плоская линза из лейкосапфира изготовлена из пластически деформированной заготовки, в которой ось симметрии плоской линзы совпадает с высотой конуса оптических осей пластически деформированной заготовки. Входящая и выходящая поверхности являются плоскостями, перпендикулярными оси симметрии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482522
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.48af

Лазерная фторидная нанокерамика и способ ее получения

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно фторидной керамики, имеющей наноразмерную структуру и усовершенствованные оптические, лазерные и генерационные характеристики. Фторидную нанокерамику получают термомеханической обработкой исходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484187
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4cb6

Композиционный оптический материал и способ его получения

Изобретение относится к оптико-механической промышленности, в частности к оптическим материалам, применяемым в устройствах и приборах инфракрасной техники, и может быть использовано для изготовления защитных входных люков (окон), обеспечивающих надежное функционирование приборов. Композиционный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485220
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.12.2013
№216.012.8d71

Способ выращивания алюмоиттриевого граната, легированного ванадием

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава, в частности к получению материалов для лазерной техники, предназначенных для модуляции добротности лазерного излучения (пассивным лазерным затворам). Способ выращивания алюмоиттриевого граната, легированного ванадием (АИГ:V),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501892
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.06.2014
№216.012.d041

Кристаллический сцинтилляционный материал на основе фторида бария и способ его получения

Группа изобретений относится к области сцинтилляционной техники, к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма-излучения, в приборах для быстрой диагностики в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях и высоких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519084
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.12.2014
№216.013.0e40

Иммерсионная жидкость

Изобретение относится к иммерсионной жидкости, которая может быть использована в оптическом приборостроении для контроля оптических параметров неорганических материалов и оптических деталей, в том числе крупногабаритных изделий сложной формы. Иммерсионная жидкость для оптических исследований...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535065
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.03.2015
№216.013.364f

Импульсный твердотельный лазер с преобразованием длины волны излучения на вынужденном комбинационном рассеянии

Изобретение относится к импульсным твердотельным лазерам с преобразованием длины волны излучения на ВКР, который содержит лампу накачки, резонатор, внутри которого установлены кристаллический активный элемент, выполненный из материала, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545387
Дата охранного документа: 27.03.2015
12.01.2017
№217.015.5ae8

Устройство для создания переменного магнитного и электрического полей

Изобретение относится к генерированию электромагнитных полей для исследований их воздействия на биоорганизмы. Предложенное устройство содержит две электрические цепи, первая из которых включает генератор переменного напряжения, который входом подключен к сети напряжением 220 B и выходом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589497
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6bb3

Способ получения асферической линзы из лейкосапфира

Изобретение может быть использовано при изготовлении асферических линз, применяемых в оптических системах, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектра. Способ включает изготовление заготовки в форме полусферы или полусферического сегмента путем пластической деформации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592722
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.8588

Устройство механохимической очистки внутренней полости трубопровода

Изобретение относится к области транспортирования и хранения нефтепродуктов, в частности к очистке внутренних полостей магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов от отложений и остатков транспортировавшегося продукта перед сменой вида транспортируемого продукта. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603155
Дата охранного документа: 20.11.2016
+ добавить свой РИД