1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
钕玻璃激光放大片在热恢复后的剩余温度场对于光束退偏和波前畸变具有重要的影响。当冷却过程中出现不对称情形，将导致剩余温度场的不对称，从而影响到高功率激光光束发次之间的重复性。本文在对N41型钕玻璃四周包边侧弱冷和强冷所导致的剩余温度场分布特征进行模拟分析的基础上，重点研究了包边侧不对称冷却所导致的剩余温度场的变化。这种变化的程度与钕玻璃四周包边侧冷却的强弱有关，并进一步分析了由弱冷转为强冷时钕玻璃激光放大片的通光面和四周包边界面上各自的散热量。
材料 钕玻璃主放大片 有限元模拟 剩余温度场 不对称冷却 光束稳定性 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2116001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国核电工程有限公司, 北京 100840
钼是动力堆乏燃料后处理产生的高放废液中主要的核素之一。MoO3在铁磷酸盐玻璃中的溶解情况以及MoO3含量变化对玻璃结构的影响是动力堆高放废液固化用铁磷酸盐玻璃配方研究的重点。在成分为60%P2O5-19%Fe2O3-8%Al2O3- 13%Na2O (摩尔分数)的基础玻璃中, 加入1%~8% (摩尔分数) MoO3, 采用熔淬法制备一系列样品。X射线衍射、电子探针显微分析用于物相和显微形貌分析, Raman光谱、X射线光电子能谱和Mssbauer谱用于结构分析。MoO3实际含量小于等于6.38%时, Mo可以完全溶入到玻璃结构中, 不形成析晶和分相。MoO3含量大于等于4%时, Mo离子以［MoO6］结构存在并形成Mo-O-P键。Q1和Q2单元是玻璃相中的主要结构, 且Q1单元的相对含量随着MoO3含量增加。随着MoO3含量增加, Fe3+相对含量略有减少, 而Mo离子价态不变。
钼 铁磷酸盐玻璃 玻璃结构 价态 molybdenum iron phosphate glass glass structure valence state
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国核电工程有限公司，北京 100840
Joule加热陶瓷炉玻璃固化技术因其熔炉尺寸不受限制、单位时间内玻璃产率高、贵金属相容性好等优势，在高放废液玻璃固化领域占据主要地位。介绍了美、俄、德、日等国的Joule加热陶瓷炉工程应用情况和Joule加热陶瓷炉的各项关键单元技术研究进展。未来Joule陶瓷炉玻璃固化技术的发展重点为在研发关键材料(耐火材料、合金材料)的基础上，根据高放废液成分，设计高熔池温度、高玻璃产率、贵金属相容性好的Joule加热陶瓷炉，以提高高放废液玻璃固化的减容比和经济性。
Joule加热陶瓷炉 玻璃固化 放射性废物 固化体 Joule heated ceramic melter vitrification radioactive waste waste form
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
硬包边是激光钕玻璃减少放大自发辐射和抑制寄生振荡的包边技术之一,残余应力是硬包边的一个重要参数。详细描述了激光钕玻璃硬包边过程中残余应力的来源,并利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,对硬包边浇注熔接过程中不同膨胀系数匹配条件和不同包边玻璃浇注温度下的残余应力分布进行了数值模拟。结果显示,激光钕玻璃和包边玻璃的膨胀系数差异愈小,产生的残余应力愈小;包边玻璃浇注温度愈高,则产生的残余应力愈大。硬包边实验结果表明:包边玻璃的膨胀系数和激光钕玻璃的膨胀系数愈相近,则残余应力就愈小,当包边温度在700~1200 ℃范围内时,残余应力随着包边温度的增加而增大。模拟结果与实验结果吻合,所以在硬包边的浇注熔接过程中,为了使残余应力最小,最佳策略是激光钕玻璃的膨胀系数和包边玻璃的膨胀系数尽量接近甚至相等,且包边温度尽量低。
材料 激光钕玻璃 硬包边 有限元分析 激光元件 应力双折射率 残余应力
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A novel four light ray path test method for measuring residual reflectance has been presented. Residual reflectance spatial distribution at a cladding interface was measured using the technique. Residual reflectance could be on the order of 10?5 by matching the refractive index of Nd:glass, polymer, and cladding glass and eliminating defects in the adhesive layer. Residual reflection spatial distribution appears to be similar to Newton rings due to the edge surface flatness. The relationship between the residual reflectance and the edge surface flatness was discussed, and the results revealed that the edge surface flatness is very important during the cladding process.
residual reflectance edge cladding Nd:glass amplifier Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 091402
中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所开展的激光钕玻璃连续熔炼技术, 描述了该项技术近年来的研究进展和研究成果。给出了N31激光钕玻璃的连续熔炼流程, 介绍了开展的磷酸盐钕玻璃连续熔炼单元技术的模拟, 连续熔炼实验线的设计、建设、改造和验证等大量工作。成功完成了除羟基、除铂颗粒、过渡金属杂质离子控制、大尺寸成型和低应力隧道窑退火等一系列关键单元技术, 实现了N31钕玻璃的连续熔炼批量制造。实验显示: 连续熔炼N31激光钕玻璃的荧光寿命、激光波长吸收损耗、光学均匀性等指标达到了神光装置的使用要求。比较结果显示: 连续熔炼钕玻璃的参数一致性和400 nm吸收系数指标均优于坩埚熔炼的激光玻璃; 而它的3 333 nm吸收系数和铂颗粒破坏阈值优于美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室报道的连续熔炼LHG-8钕玻璃。
激光玻璃 钕玻璃 连续熔炼 除羟基 除铂颗粒 综述 neodymium laser glass phosphate laser glass continuous melting hydroxylation removal Pt-inclusion removal review 光学 精密工程
2016, 24(12): 2969
中国科学院上海光学精密机械研究所激光玻璃研发中心, 上海 201800
报道了磷酸盐激光钕玻璃的连续熔炼线，以及采用连续熔炼工艺获得的400 mm 口径N31 钕玻璃的主要性能。连熔所制备的N31-35 钕玻璃的掺杂离子浓度为3.47(±0.02)×1020 cm-3；1053 nm 处的折射率为1.5336±0.0005；400 nm 处的吸收系数平均值为0.098 cm-1；1053 nm 处的激光波长损耗为0.13~0.15% cm-1；3000 cm-1 处的吸收系数平均值为0.83 cm-1。400 mm 口径连熔N31 钕玻璃的透射波前畸变在633 nm 处小于λ/3 波长。采用1053 nm、脉冲为3 ns激光作用下连熔钕玻璃的体破坏阈值大于40 J/cm2。结果表明，在N31 钕玻璃的连续熔炼工艺中，除铂金和除水都取得了很好的效果。
光学制造 激光钕玻璃 连续熔炼工艺 损耗 增益系数
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
为减少放大自发辐射和抑制寄生震荡，需在激光钕玻璃片侧面粘接一层吸收介质包边玻璃，其中，包边残余应力是粘接的一个重要参数。详细描述了激光钕玻璃与包边玻璃在包边粘接过程中粘接界面附近残余应力的来源，实验讨论分析了精密退火、加工、包边粘接等对界面附近残余应力的影响。结果表明，退火过程中的边缘应力对粘接界面附近残余应力影响比较大，且包边面加工面型匹配越差，则界面附近残余应力越大，而低收缩率和低模量的粘接胶对界面附近的残余应力影响较小。
激光技术 激光钕玻璃 包边 残余应力 应力双折射
中国科学院 上海光学精密机械研究所， 上海 201800
在概述国内外高功率激光钕玻璃的发展及其主要性质的基础上，重点论述了上海光学精密机械研究所在大口径N31高功率激光钕玻璃半连续熔炼工艺、连续熔炼工艺、包边工艺等方面的研究进展。报道了半连续熔炼工艺制备的不同Nd2O3浓度N31钕玻璃的光吸收损耗和荧光寿命及小信号增益系数，并给出了这些钕玻璃坯片小信号增益系数的波动范围。通过对半连续熔炼和连续熔炼工艺制备的N31激光钕玻璃主要性能的比较，证明连续熔炼工艺制备的N31钕玻璃的主要性能指标与半连续熔炼的性能相当。对于400 mm大口径N31钕玻璃坯片的包边进行了模拟考核，结果表明,采用现有包边工艺的钕玻璃可以承受1 000次高功率氙灯辐射。
高功率激光 钕玻璃 大口径 惯性约束聚变 high power laser neodymium laser glass large aperture inertial confinement fusion 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2560
