Способ обработки монокристаллов йодата лития

 

Использование: в лазерной технике и нелинейной оптике при изготовлении генераторов второй гармоники лазерного излучения на основе монокристаллов иодата лития ( - LiIO₃), а также в устройствах электроники и оптики. Сущность изобретения: обработку монокристаллов - LiIO₃ проводят путем -облучения до поглощенной дозы 20-25 кГр с последующим облучением светом интенсивностью 5 мВт/см² в течение 150 мин в диапазоне длин волн 270-700 нм. Изобретение позволяет увеличить коэффициент преобразования () лазерного излучения в оптических элементах из монокристаллов - LiIO₃ и сократить длительность стадии их фотоотбеливания. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам обработки элементов лазерной техники и нелинейной оптики и может быть использовано при изготовлении генераторов второй гармоники лазерного излучения на основе монокристаллов - LiIO₃, а также в устройствах акустоэлектроники и акустооптики.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки монокристаллов иодата лития ( - LiIO₃), заключающийся в их -облучении до поглощенной дозы 180-720 Гр и последующем облучении монокристаллов ультрафиолетовым светом (фотоотбеливание) в диапазоне длин волн 270 300 нм с интенсивностью 4 5 мВт/см² в течение 2,5 3 ч. Такая обработка монокристаллов a-LiIO₃ приводит к просветлению в УФ и видимом диапазонах спектра на всю глубину кристалла.

Однако они имеют недостаточно высокий коэффициент преобразования () излучения во вторую гармонику, т.к. получаемая величина обусловлена только "залечиванием" структурных дефектов исходного монокристалла. Кроме того, использование для фотоотбеливания только УФ-области спектра требует большого времени облучения кристаллов светом после g-облучения.

Задачей изобретения является увеличение коэффициента преобразования, h, лазерного излучения во вторую гармонику в оптических элементах из монокристаллов a - LiIO₃ при одновременном сокращении длительности стадии фотоотбеливания.

Это позволит повысить качество генератора второй гармоники лазерного излучения и других элементов оптоэлектроники, изготавливаемых из данных монокристаллов.

Поставленная задача решается за счет того, что при обработке монокристаллов иодата лития путем -облучения и последующего облучения светом в диапазоне длин волн выше 270 нм с интенсивностью 5 мВт/см² согласно изобретению g-облучение ведут до поглощенной дозы 20 -25 кГр и облучение светом проводят в течение 150 мин, а также облучение светом ведут в диапазоне длин волн 270 700 нм.

При g -облучении монокристаллов a - LiIO₃ до поглощенной дозы 20 25 кГр появляются радиационно-наведенные дефекты с концентрацией до 210¹⁸ см^-3, локализованные вблизи структурных искажений (дислокации, границы блоков и т. п. ) кристаллической решетки кристалла. Последующее фотоотбеливание светом в спектральном диапазоне 270 700 нм в течение 150 мин вызывает трансформацию этих дефектов, в результате чего исчезают полосы наведенного поглощения в области 350 1200 нм. Стадия фотоотбеливания, в отличие от прототипа, является обязательным технологическим приемом для решения поставленной задачи изобретения. Расширение спектрального диапазона световой обработки до 700 нм позволяет эффективно отбеливать второй гармонике Nd³⁺-лазеров, в результате чего время фотоотбеливания значительно сокращается.

В то же время трансформированные дефекты вызывают деформацию кристаллической решетки - LiIO₃ вследствие чего увеличивается анизотропия исходного материала. В результате этого изменяется показатель преломления кристалла для световых пучков со взаимно перпендикулярной поляризацией, что приводит к повышению коэффициента нелинейной восприимчивости, являющегося важнейшей, с точки зрения эффективности генерации второй гармоники, характеристикой кристалла. Следствием указанного является значительное увеличение (до 2 раз), что приводит к соответствующему повышению энергии второй гармоники при постоянных параметрах лазерного излучения основной частоты, при одновременном сокращении времени фотоотбеливания в 5 раз.

При поглощенной дозе g-облучения менее 20 кГр максимальное значение h достигается только у единичных образцов. При поглощенной дозе 20 кГр максимальное значение h достигается у 80% оптических элементов из a - LiIO₃.

Увеличение поглощенной дозы свыше 25 кГр неэффективно, так как не приводит к росту . Расширение спектрального диапазона света, используемого для фотоотбеливания, свыше 700 нм также нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему снижению времени стадии световой обработки.

Способ осуществляется следующим образом: оптический элемент из монокристалла a - LiIO₃ помещают в камеру установки PXM--20 с изотопом ⁶⁰Со и облучают -квантами до поглощенной дозы 20 25 кГр. После этого оптический элемент подвергают фотообесцвечиванию светом в диапазоне длин волн 270 700 нм от лампы ДКСэЛ 1000 с интенсивностью 5 мВт/см² в течение 150 мин.

Контроль качества обработки проводят измерением энергий основной частоты и второй гармоники лазерного излучения с l = 1,06 мкм при плотности мощности 1,5 ГВт/см².

Пример осуществления способа.

а) Оптические элементы, изготовленные из монокристалла - LiIO₃ выращенного методом изотермического испарения при температуре 315 К (pH 2,5), для использования в качестве генератора второй гармоники лазерного излучения = 1,06 мкм, в размерами 10х10х20 мм облучают в камере установки PXM--20 излучением ⁶⁰Со (поглощенная доза 20 кГр). После облучения кристалл отбеливают светом лампы ДКСэЛ 1000 в диапазоне спектра 270 700 нм с интенсивностью 5 мВт/см² в течение 150 мин. Обработанный элемент устанавливают в положение углового синхронизма основной частоты и частоты второй гармоники лазерного излучения с = 1,06 мкм и определяют при плотности мощности лазера 1,5 ГВт/см². При данной поглощенной дозе и режиме фотоотбеливания максимальное значение h достигается для 80% исследованных элементов.

б) Исходные параметры оптических элементов, используемой аппаратуры и режим фотоотбеливания такие же, как в примере а). Поглощенная доза g - излечения 25 кГр. Максимальное значение h достигается у 100% элементов.

В таблице приведены результаты определения h при указанных параметрах лазерного излучения на оптических элементах из a - LiIO₃ обработанных по технологическим приемам, указанным в примерах, но при различных дозах -излучения, спектральных диапазонах и времени фотоотбеливания.

Использование изобретения позволит обрабатывать монокристаллы a - LiIO₃ до стадии изготовления оптических элементов.

Предлагаемый способ обработки позволяет увеличить для генераторов второй гармоники из a - LiIO₃ в 2 раза при снижении времени фотоотбеливания в 5 раз по сравнению с известным способом обработки [1]

Формула изобретения

1. Способ обработки монокристаллов йодата лития, включающий гамма-облучение и последующее облучение светом в диапазоне длин волн более 270 нм интенсивностью 5 мВт/см², отличающийся тем, что гамма-облучение ведут до поглощенной дозы 20 25 кГр, а облучение светом проводят в течение 150 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение светом ведут в диапазоне длин волн 270 700 нм.

РИСУНКИ

Рисунок 1