激光制造中強激光自動限幅保護材料的研究.pdf

1、隨著激光在生產(chǎn)加工以及生活中的普遍應(yīng)用，對于激光防護（光限幅）材料的研究也日益成為社會關(guān)注的焦點。在材料中引入稀土元素，提高材料的三階光學(xué)非線性，從而提高材料的激光防護性能。本文對激光制造中強激光自動限幅保護材料進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴綜述了各種激光防護技術(shù)，國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及特點，并重點介紹了國內(nèi)外專家利用不同的稀土元素，不同的濃度混合，以及不同的基質(zhì)材料等來提高材料的三階光學(xué)非線性。 ⑵研究了硼硅酸鹽玻璃的組成、

2、制備方法。采用高溫熔融法制備了三階光學(xué)非線性特性較小的改進型硼硅酸鹽玻璃作為基質(zhì)和對比玻璃，分別以不同摻雜濃度制備了15種稀土摻雜玻璃。在調(diào)Q納秒Nd：YAG強激光脈沖下，使用閉孔Z－掃描實驗、開孔Z－掃描實驗和光限幅實驗研究了該硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃及其摻雜稀土玻璃的三階光學(xué)非線性特性。通過透過譜可以發(fā)現(xiàn)，15種稀土中只有Nd、Er、Ho三種稀土在532nm處有較強吸收，于是重點對這三種稀土摻雜玻璃做了非線性光學(xué)特性的分析，并在最后利用所有

3、稀土元素?fù)诫s玻璃的非線性光學(xué)特性進行了對比。 ⑶發(fā)現(xiàn)所有玻璃具有正的三階非線性折射系數(shù)和非線性吸收系數(shù)，屬于自聚焦反飽和吸收型的光學(xué)介質(zhì)；而隨著稀土離子的摻入，該硼硅酸鹽玻璃的三階非線性折射和吸收系數(shù)較基質(zhì)玻璃有明顯的增大，尤其是Nd、Er、Ho三種稀土元素?fù)诫s的玻璃。開孔Z-掃描實驗與光限幅實驗結(jié)果進一步驗證了摻雜稀土玻璃具有較高的三階非線性吸收系數(shù)。所有的實驗結(jié)果表明Nd、Er、Ho三種稀土離子的摻入提高了硼硅酸鹽玻璃在53