Лазерный мир

Типтюх А.М., Умнов В.О. // В сборнике: Оптические технологии, материалы и системы. Сборник докладов Международной научно-технической конференции ИПТИП РТУ МИРЭА. Под редакцией А.С. Сигова. Москва, 2022. С. 240-245. 

Активной средой твердотельных лазеров обычно является монокристалл, представляющий собой однородный кристалл с непрерывной кристаллической решеткой Но в течение последних 20-25 лет был разработан новый класс активных лазерных сред, которые представляют собой поликристалл со случайно ориентированными кристаллографическими осями в кристаллитах. Такой класс активных лазерных сред получил название лазерная керамика. С точки зрения излучательных свойств лазерная керамика стоит наравне с монокристаллами, изготовленными из тех же самых химических веществ, однако с точки зрения механических свойств имеет значительные преимущества [1].

Керамика – это неметаллические неорганические материалы, изготовленные из кристаллических композитов неметаллов и металлов, которые синтезируются и консолидируются с использованием различных методов для придания определенных свойств и геометрии.

Активная (лазерная) керамика — прозрачная керамика, легированная активными ионами (например, ионами лантаноидов), которая при условии накачки может быть активной средой.

Технологический процесс получения лазерных керамик предусматривает три операции: синтез нанопорошков, компактирование и спекание компактов.

В результате необходимо получить беспористые образцы с той же плотностью, что и однородные кристаллы того же состава. При этом границы между зернами не должны содержать посторонних примесей, за счет этого достигается оптическая идеальность [3].

На рис. 2 приведена схема получения нанопорошка методом лазерного синтеза. Входным окном в испарительную камеру служила линза, которая также фокусировала излучение на мишень. Лазер воздействовал на испарительную мишень, в результате чего возле её поверхности образовывался лазерный факел, состоящий из паров мишени. Пар охлаждался благодаря диффузии с внешним газом. Далее суспензия охлажденного пара конденсировалась, в результате чего образовывались наночастицы. Для достижения равномерного испарения материала использовался специализированный привод, вращающий мишень с линейным перемещением по горизонтали. При этом достигалось линейное перемещение лазерного факела по поверхности мишени с фиксированной скоростью. С помощью турбовентилятора, прогоняющего в камере воздух, наночастицы транспортировались в электрофильтр. Перед попаданием в электрофильтр воздух собирался в циклоне, который необходим для фильтрации частиц по размеру. После дополнительного очищения в механическом фильтре воздух возвращался в камеру. Преимуществом такого метода является то, что наночастицы обладают наиболее хорошей однородностью компонент в пространстве [4].

Лазерная керамика — это новый класс активных лазерных сред, который был промышленно внедрен в последние 20-25 лет и вобрал в себя преимущества лазерных кристаллов и лазерных стекол.
Лазерная керамика не имеет технологических ограничений на изготовление крупных активных элементов с изменяющимся составом и концентрацией активаторов по объему активного элемента. Это открывает широкие возможности для производства новых лазерных сред, наиболее дешевых, эффективных и с улучшенными генерационными характеристиками, по сравнению с существующими

Полное содержание статьи на https://www.elibrary.ru/