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)展狀況及特點，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特性的分析，并在最后利用所有

3、稀土元素摻雜玻璃的非線性光學特性進行了對比。 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三種稀土元素摻雜的玻璃。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