173339. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lézerüveg előállítására
3 173339 4 Az említett összetételű üvegek hátránya azonos, vagyis igen rossz a kémiai ellenálló képességük nedves légkörben és enyhén savas közegben. Az ismertetett összetételek nem teszik lehetővé olyan üvegek előállítását, amelyeknél a törésmutató hőmérsékletfüggése előre meghatározható, ami viszont feltétlenül szükséges olyan lézerberendezések kifejlesztéséhez, amelyek koherens sugárzásának csekély a szórása. A fenti hátrányok kiküszöbölésére kísérleteket folytattunk olyan összetételű lézerüveg kifejlesztésére, amely nagy kémiai ellenálló képesség és alacsony kristályosodási sebesség mellett kedvező előállítási paraméterekkel, valamint kedvező, a technika állása során ismertetett üvegekre jellemző spektrális és lumineszcencia tulajdonságokkal rendelkezik, továbbá amelyből olyan, üvegből készült alkatrészek alakíthatók ki, amelyek optikai hó'állandója —10—+10*10~7/°C, azaz alkalmasak kis szögdivergenciájú koherens sugárzást szolgáltató lézerberendezések előállítására. Azt találtuk, hogy a fenti tulajdonságokkal rendelkezik az olyan összetételű lézerüveg, amely foszforvegyületeket, alkálifémoxidokat, ritkaföldfémek oxidjait, valamint adott esetben nióbium- és/vagy cirkónium-vegyületeket legfeljebb 20 súlyában, továbbá a találmány értelmében az említett anyagokon kívül kalciumvegyületeket legfeljebb 30 súly%-ban; magnéziumvegyületeket legfeljebb 30 súly%-ban; stronciumvegyületeket legfeljebb 15 súly%-ban; báriumvegyületeket legfeljebb 40 súly%-ban; szkandiumvegyületeket legfeljebb 10 súly%-ban; ittriumvegyületeket legfeljebb 10 súly%-ban; és bórvegyületeket legfeljebb 20 súly%-ban tartalmaz, ahol az említett járulékos komponensek összmennyisége 2-45 súly%, valamint lézerüveg még a tantál, wolfram, vagy a titán elemek közül legalább az egyik vegyületét is tartalmazza 2-30 súly%-ban. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás lézerüveg előállítására 35-80 súly%-ban foszforvegyületeket, 5—40 súly%-ban alkálifémoxidokat, 0,5—15 súly%-ban ritkaföldfémoxidokat, valamint adott esetben legfeljebb 20 súly%-ban a nióbium és/vagy a cirkónium vegyületeit tartalmazó nyers keverék előkészítése, beolvasztása, hőkezelése és lehűtése útján. A találmány értelmében a kiindulási keverékhez még összesen 2—45 súly% mennyiségben kalcium-, magnézium-, stroncium- bárium-, szkandium-, ittríum- és bórvegyületek közül legalább egy vegyületet adunk, ahol a kalciumvegyületek mennyiségét legfeljebb 30 súly%-ra, a stronciumvegyületekét legfeljebb 15 súly%-ra, a báriumvegyületeket legfeljebb 40 súly%ra, a szkandiumvegyületekét legfeljebb 10 súly%-ra, az ittríumvegyületekét legfeljebb 10 súly%-ra és a bórvegyületekét legfeljebb 20 súly%-ra választjuk meg, továbbá a kiindulási keverékhez még 2—30 súly%-ban a tantál, wolfram vagy a titán elemek közül legalább az egyik elem vegyületét adjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint előállított, 40-65 súly%-ban foszforvegyületeket, 5—30 súly%-ban alkálifémoxidokat, 0,5-15 súlyában ritkaföldfémoxidokat, valamint adott esetben legfeljebb 20 súly% nióbium- és/vagy cirkónium-oxidokat tartalmazó lézerüveg a találmány értelmében még összesen vagy egyenként 5-30 súlyában kalcium-, magnézium-, stroncium- és bárium-oxidot; 2-15 súly%-ban bőr- és/vagy alumíniumoxidot, valamint összesen vagy egyenként 2-20 sülyf-Kan tantál-, titán- és wolfram-oxidot tartalmaz. A találmány szerinti eljárással előállított lézerüveg előnye, hogy kémiai ellenálló képessége nagy. Különösen ellenálló a tantált, nióbiumot, wolframot, titánt és cirkóniumot tartalmazó üveg. A találmány szerinti eljárással előállított lézerüveg további előnye, hogy alacsony a kristályosodási sebessége, valamint alacsony értékű az optikai hőállandója. Különösen alacsony a bárium-, kalcium-, magnézium-, stroncium-, ittrium- és bór-oxidot tartalmazó üveg kristályosodási sebessége. A találmány szerinti eljárással előállított lézerüveg optikai homogenitása nagy, lézersugárzási ellenállása megnövelt és élettartama hosszú. Feldolgozhatósága nagy szériaszámú előállítás esetén jó, és különböző eljárásokkal megmunkálható. A találmány szerinti eljárással előállított lézerüvegben a foszfor-oxigén-kötés kovalens jellegű, és a többszörös töltésű ionok mólkoncentrációja viszonylag alacsony, miáltal az aktív ionok energiaspektrumának egyenetlen szélessége kismértékű, a küszöbenergia csekély, a sugárzás gerjesztési hatásfoka nagy, a spektrális sűrűség nagy és a koherens sugárzás szögdivergenciája kis mértékű. A találmány szerinti eljárás közelebbről az alábbi lépésekből áll: a nyers keverék előkészítése, a keverék beolvasztása, ömlesztése (az ömlesztéssel egyidejűleg megy végbe a tisztítás is) és az előállított üveg lehűtése. Az üveg lágyuláspontjától függően a keverék megolvasztási hőmérséklete 900 °C és 1350 °C, míg a hűtési hőmérséklete 300 °C és 600 °C között van. Az előállítani kívánt üveg összetételének megfelelő mennyiségű komponensekből a kiindulási keveréket keverés útján elkészítjük. Kiindulási anyagként foszfor(V)-oxidot, ortofoszforsavat, alkáli- és alkáliföldfémek oxidjait, foszfátjait, karbonátjait és nitrátjait, továbbá cirkónium, titán, nióbium, wolfram, tantál, ittrium, bór és alauínium oxidjait, valamint mohátokat, wolframátokat és cirkonátokat használhatunk. Az optikailag homogén üveg előállítási technológiája leegyszerűsíthető, ha alkáli- és alkáliföldfémek, valamint a többi felsorolt elem feldolgozásra kész foszfátjait (orto.-, piro és metafoszfátjait) használjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében előállított üveg 40—65 súly% foszforvegyületeket, 5-40 súlyában alkálifémoxidokat, adott esetben legfeljebb 0-35 súly%-ban ittrium-, bór- és alumíniumvegyületeket, 0,5—10 súly%ban ritkaföldfémoxidokat, valamint 2—45 súly%-ban titán-, tantál-, nióbium-, wolfram- és cirkóniumvegyületeket tartalmaz. Háromértékű ionokat, így például a neodiumium, a terbium és az itterbium háromértékű ionjait más vegyületek formájában is bevihetjük a kiindulási keverékbe. Két- vagy háromértékű elemek fluoridjainak, perklorátjainak, nitrátjainak, peroxidjainak és karbonátjainak használata az esetben kívánatos, ha semleges vagy oxidativ olvasztási körülményekre van szükség, például a ritkaföldfémionok kétértékű ionokká redukálásának megakadályozására. A találmányt közelebbről az alábbi példákkal világítjuk meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
