Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
This paper investigates the monolithic edge-cladding process for the elliptical disk of N31-type Nd-doped phosphate laser glass, which will be utilized under liquid cooling conditions for high-power laser systems. The thermal stress, interface bubbles and residual reflectivity, which are due to high-temperature casting and bonding during the monolithic edge-cladding process, are simulated and determined. The applied mould is optimized to a rectangular cavity mould, and the casting temperature is optimized to 1000°C. The resulting lower bubble density makes the mean residual reflectivity as low as 6.75 × 10-5, which is enough to suppress the amplified spontaneous emission generated in the Nd-glass disk, and the resulting maximum optical retardation is converged to 10.2–13.3 nm/cm, which is a favourable base for fine annealing to achieve the stress specification of less than or equal to 5 nm/cm. After fine annealing at the optimized 520°C, the maximum optical retardation is as low as 4.8 nm/cm, and the minimum transmitted wavefront peak-to-valley value is 0.222 wavelength (632.8 nm). An N31 elliptical disk with the size of 194 mm × 102 mm × 40 mm can be successfully cladded by the optimized monolithic edge-cladding process, whose edge-cladded disk with the size of 200 mm × 108 mm × 40 mm can achieve laser gain one-third higher than that of an N21-type disk of the same size.
interface bubble monolithic edge-cladding process N31-type Nd-doped phosphate laser glass residual reflectivity stress birefringence 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(2): 02000e14
陈辉宇 1,2钱敏 1,2唐景平 1程继萌 1[ ... ]陈伟 1,*
作者单位
摘要
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 
中国激光
2021, 48(9): 0903003
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201810
稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能,使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件,均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃,具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性,分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料;光致热折变玻璃及体光栅器件,可实现波长选择和模式选择功能,具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点,是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃,掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。
激光玻璃 掺钕玻璃 掺铒玻璃 光致热折变玻璃 体布拉格光栅 人眼安全激光器 laser glass Nd3+-doped phosphate laser glass Er3+-doped phosphate laser glass Photo-Thermo-Refractive glass volume Bragg grating eye-safe laser 
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
刘伯勋 1,2,3焦翔 2,3谭小红 2,3朱健强 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海201210
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
为了改善氧化铈抛光液的性能,在不破坏钕玻璃表面质量的前提下提高钕玻璃的抛光效率,选择在氧化铈抛光液中加入阴离子表面活性剂雷米邦A,并研究了改性后的抛光液对氧化铈抛光液中粒子粒径、钕玻璃的材料去除率和抛光后钕玻璃表面质量的影响,分析了加入不同质量分数雷米邦A的抛光液在不同pH值下对钕玻璃抛光速率和抛光质量的影响。结果表明:雷米邦A能够抑制抛光液中纳米粒子的团聚,降低氧化铈的中位粒径,提高抛光效率。当二氧化铈质量分数为3%、pH为6.5、雷米邦A质量分数为0.30%时,材料去除率达到最大值169 nm/min;当二氧化铈质量分数为3%、pH为7、雷米邦A质量分数为0.20%时,钕玻璃的表面粗糙度达到最小值0.9 nm。
材料 化学机械抛光 磷酸盐激光钕玻璃 阴离子表面活性剂 材料去除率 表面粗糙度 
中国激光
2020, 47(10): 1003001
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元研发中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了掺钕磷酸盐激光玻璃主要组成元素在短期水解过程中各自水解浓度的变化,特别是探索了表面结构的光电子能谱表征。作为主要形成体的磷元素,与其他主要修饰体锂、钾、钡等元素类似,具有同样量级的水解速率和逐渐趋于饱和的水解规律。而可能作为形成体和/或修饰体的铝元素,无论是玻璃体还是粉体的表面水解,均表现出一定程度的非单调性质。根据水解后光电子能谱的测定,铝的结合能峰反映出它是同时作为形成体和修饰体存在于掺钕磷酸盐激光玻璃中,并且在短期水解过程中形成体的铝将转变为修饰体的铝。这个结构特点很可能与铝所表现出来的非单调水解性质有关,并且可能是加入氧化铝能够增强磷酸盐玻璃耐水性的一个主要原因。
材料 掺钕磷酸盐激光玻璃 光电子能谱 水解 
中国激光
2015, 42(9): 0906006
作者单位
摘要
1 成都光明光电有限责任公司,成都 610100
2 电子科技大学 光电信息学院,成都 610051
利用反应气氛法除水工艺制备了组成为64P205-5.9A12O3-7.1K2O-19BaO-4.0Nd203(Wt%)的掺钕磷酸盐激光玻璃,研究了O2+POCl3、O2+SOCl2两种除水剂的除水效率及同一除水剂在不同除水时间、除水温度、通气流量下对掺钕磷酸盐激光玻璃荧光寿命的影响.结果表明:POCl3的除水效率优于SOCl2;通气最初阶段除水速率最快,且提高除水温度有利于消除水分,但受熔炼设备和工艺的影响,1 200℃进行除水更为合适;延长除水时间、增大通气流量都有助于提高除水效率;玻璃除水反应效率主要受OH基与除水剂界面反应的影响;荧光寿命随着除水时间的延长而增加,最后趋于一个稳定值;通气流量存在最佳值,实验中通气流量为0.8 L/min时较好.
掺钕磷酸盐激光玻璃 钕离子 反应气氛法 除水工艺 OH基 界面反应 荧光寿命 Nd3+-doped phosphate laser glass Neodymium ions Reaction atmosphere process Dehydration processing OH Groups Interface reaction Fluorescence lifetime 
光子学报
2014, 43(1): 0116002_CLJ
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Large aperture Nd:phosphate laser glass is a key optical element for an inertial confinement fusion (ICF) facility. N31, one type of neodymium doped phosphate glasses, was developed for high peak power laser facility applications in China. The composition and main properties of N31 glass are given, together with those of LHG-8, LG-770, and KGSS- 0180 Nd:phosphate laser glasses, from Hoya and Schott, and from Russia. The technologies of pot melting, continuous melting, and edge cladding of large size N31 phosphate laser glass are briefly described. The small signal gain profiles of N31 glass slabs from both pot melting and continuous melting at various values of the pumping energy of the xenon lamp are presented. N31 glass is characterized by a stimulated emission cross section of 3:8  10??20 cm2 at 1053 nm, an absorption coefficient of 0.10–0.15% cm??1 at laser wavelength, small residual stress around the interface between the cladding glass and the laser glass, optical homogeneity of 2  10??6 in a 400 mm aperture, and laser damage threshold larger than 42 J/cm2 for a 3 ns pulse width at 1064 nm wavelength.
neodymium phosphate laser glass large aperture glass ICF facility 
High Power Laser Science and Engineering
2014, 2(1): 010000e1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元研发中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对具有多波段强吸收和发光特点的N31和N41型掺钕磷酸盐激光玻璃,选取罗丹明6G(R6G)作为荧光标记物,它的激发和发光分别避开了钕离子吸收和发光,在宽场显微镜下实现了对磷酸盐玻璃亚表面缺陷(SSD)的高灵敏度二维观测。与光学显微观测的结果对比,证明所观测到的缺陷属于亚表面缺陷。根据R6G显微荧光观测的结果,分析了亚表面裂纹在抛光过程中的演变情况。结果表明在磷酸盐玻璃中比较难去除的亚表面缺陷是处于缺陷层中位置较深的Median型裂纹末端的月牙形缺陷。它们可能对入射光场具有较强的调制,引发表面激光损伤的可能性相对较大。
光学制造 掺钕磷酸盐激光玻璃 荧光显微 亚表面缺陷 
中国激光
2014, 41(9): 0906001
作者单位
摘要
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
摩擦系数是表征光学玻璃抛光特性的重要参量,平均摩擦系数决定了抛光速率,摩擦系数的变化范围影响光学玻璃的面形精度和表面粗糙度。通过正交实验,研究了抛光过程中实验因素对磷酸盐激光玻璃和光学沥青抛光胶之间摩擦特性的影响。极差分析结果表明,实验因素对平均摩擦系数大小和摩擦系数变化范围影响的显著程度相同。其中,加载压力影响较大,而沥青抛光胶胶号影响较小。在本实验中高的平均摩擦系数对应着大的摩擦系数变化范围。另外,从粘滑摩擦、粘附、磨料磨削和抛光液液膜方面进行了分析,对引起摩擦系数随时间变化的诱因进行了探讨。
材料 磷酸盐激光玻璃 光学沥青抛光胶 摩擦系数 玻璃抛光 粘滑摩擦 
中国激光
2013, 40(4): 0406001

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!