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上海光机所高功率激光玻璃研发中心成果简介 |
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| http://cn.newmaker.com
10/12/2013 10:29:00 AM
佳工机电网
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上海光机所高功率激光玻璃研发中心是首批进入中科院“知识创新”工程的研究机构，也是中国目前唯一能够批量制造大尺寸高质量激光玻璃的专业研究和生产机构。自70年代至今，先后研制成功三代激光玻璃，为完成国家有关重大项目作出重要贡献。第一代是用于高能激光系统的硅酸盐钕玻璃；第二代是用于高功率激光聚变系统“激光12号实验装置”的N21型磷酸盐钕玻璃；第三代是为“神光II”和“神光III”原形装置研制的N31型磷酸盐激光玻璃。磷酸盐钕激光玻璃是神光系列装置的放大器工作物质和核心材料。自成立以来，已累计完成数十项科研项目，曾获得国家科技进步一等奖一次，国家科技进步二等奖两次及多项省（部）级成果奖励和多项国家专利。
上海光机所高功率激光玻璃研发中心激光玻璃及制造工艺技术近四十年，积累了深而广的知识和经验，拥有一支配套的研究试制生产队伍。现在编职工50人，其中科技人员30余人，包括中国科学院院士1人，研究员6人。具有20立升和40立升容积的铂熔炼设备和一套先进的控制、测试设备，可生产最大尺寸为800ⅹ400ⅹ50mm的玻璃片和ф90ⅹ500mm的玻璃棒，年产200件大尺寸激光钕玻璃的生产能力。产品涉及掺钕激光玻璃系列、法拉第旋光玻璃、稀土首饰材料、透红外氟化物玻璃、掺铒激光玻璃、掺镱激光玻璃、高折射率玻璃微珠以及其它特种光学玻璃。
所取得的主要成果有以下几方面：
1、硅酸盐激光玻璃系列：包括具有优良物理化学性能的通用激光玻璃N03、长荧光寿命激光玻璃N07、热光稳定激光玻璃N08、可化学增强的激光玻璃N10和N11。硅酸盐激光玻璃的研究工作于七十年代末完成，满足了早期高能激光器，高功率激光器，重复率中等激光器的发展和应用。
2、磷酸盐激光玻璃系列：具有远大于硅酸盐激光玻璃的受激发射截面，较小的非线性折射率n2，钕玻璃产品主要用于建造兆瓦级高功率激光系统，以满足激光等离子研究等需求，也用于高重复率中小激光器。目前主要产品有N21钕玻璃和N31钕玻璃，N21钕玻璃具有中等受激发射截面，优越的热光稳定性和化学稳定性，是建造我国“神光I”、“神光II”高功率激光系统的激光玻璃。N31具有受激发射截面更高，n2更低，热光稳定性优越等特点，N31钕玻璃已经应用在神光II和神光III原型装置，并将应用在神光III主机装置。N31钕激光玻璃还出口国外。
3、激光玻璃制造和检测技术：
（1）高纯磷酸盐原料的提纯技术：原料中的铁，钴，镍已降到3ppm以下。
（2）玻璃中OH-的消除：通过反应气氛法，磷酸盐玻璃中由OH-产生的位于3.5um的吸收系数已降到1cm-1以下。
（3）玻璃中铂颗粒的消除：通过对除铂工艺的研究，钕玻璃中微小的铂颗粒密度降到0.2个/升，70%的玻璃不含铂颗粒。
（4）半连续熔炼工艺技术：这是我们的专利技术，可以应用在生产最大尺寸为800ⅹ400ⅹ50mm的玻璃片和ф70ⅹ500mm或直径更大的玻璃棒。
（5）激光玻璃的包边技术：能完成多种规格激光玻璃的软包边、硬包边，有效消除激光玻璃的寄生振荡。
（6）建立了大尺寸玻璃精密退火设备。达到光学均匀性2ⅹ10-6，残余内应力2nm/cm，满足激光系统的需要。
（7）玻璃性能测定及质量控制技术与设备。建立了化学分析、激光玻璃物理化学性能测试、玻璃质量控制的专门技术和设备。包括原料和玻璃中杂质的微量化学分析、非激活损耗测量、玻璃热光参数测量、荧光寿命实时检测、大块玻璃毛坯条纹和残余应力检测、玻璃中残留铂微颗粒检测、玻璃各种波段的折射率测定、玻璃膨胀系数、高温粘度、玻璃热稳定性（差示热分析及梯温炉）、硬度、化学稳定性测定等。
4、其它激光技术玻璃和光学玻璃：
（1）铒激光玻璃：1.535um铒激光处于人眼安全波段。通过Cr3+-Yb3+-Er3+能量转移，实现高效率、低阈值激光运转。已达到小批量生产水平。
（2）镱激光玻璃：用于LD泵浦实现高效率运转的1.03um激光玻璃。已完成基础研究，并有掺镱磷酸盐玻璃产品。
（3）法拉第旋光玻璃：研制具有高Verdet常数、用于激光调制、偏转和光隔离器。TG20（Verdet常数为-0.075min/Oe.cm）与国际上通用M18和FR5相当，TG28的Verdet常数远高于TG20，达到-0.1066min/Oe.cm。
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