Una comparación del espectro de emisión láser entre el material comercial estándar (arriba) y el material HIP (abajo) .Los dos gráficos tienen la misma potencia láser (área debajo de las curvas) y el material HIP es espectralmente mucho, mucho más brillante. Crédito:Oficina del Programa de Transferencia de Tecnología de la Fuerza Aérea
Los fabricantes de materiales ópticos ahora tienen la oportunidad de licenciar un método de producción revolucionario para materiales ópticos sólidos dopados.
Desarrollado por los Dres. Gary Cook y Ronald Stites de la Dirección de Sensores del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, el nuevo método utiliza prensado isostático en caliente (HIP) para impulsar la difusión de iones de metales de transición en cristales de host de láser de calcogenuro como el cromo (Cr), Hierro (Fe), Cobalto (Co) o níquel (Ni) en selenuro de zinc (ZnSe).
"Este nuevo método hace dos cosas, "dijo Cook." Primero, Convierte la calidad del material láser a un nuevo estado que permite a los usuarios obtener toda la potencia del láser sin preocuparse por lo estrecho que se ha vuelto el ancho de la línea. Segundo, permite a los fabricantes fabricar materiales láser de mayor calidad de forma muy rápida y económica ".
Los cristales dopados resultantes proporcionan un aumento sin precedentes en el rendimiento con respecto a los métodos actuales y reducen significativamente los costos de fabricación y aumentan la producción. Para el caso de Cr:ZnSe, Los cristales producidos mediante la técnica han dado como resultado velocidades de difusión de 5,48E-8 cm2 / sy una resolución de ancho de línea de menos de 140 picómetros (pm), lo que equivale a una difusión 100 veces más rápida y un ancho de línea 350 veces más estrecho que el Cr:ZnSe disponible comercialmente. Los primeros resultados con seleniuro de zinc dopado con hierro (Fe:ZnSe) han producido resultados igualmente prometedores, con un ancho de línea medido de menos de 300 pm en comparación con 50 nanómetros en el cristal sin tratar.
"Con los métodos existentes, cuando se requiere un ancho de línea estrecho, sacrificas mucho poder, "dijo Cook, "El nuevo método permite un ancho de línea muy estrecho pero sin pérdida de energía".
El método proporciona un método controlado y eficiente, Difusión posterior al crecimiento de cristales mediante un proceso de dos pasos de deposición por pulverización catódica y prensado isostático en caliente. Los cristales que crecen por deposición química de vapor policristalino sin dopar se pulen hasta obtener una calidad óptica, luego pulverizar recubierto con Cr, Fe, u otro metal de transición antes de colocarlo directamente en una cámara HIP para su posterior tratamiento HIP para facilitar la difusión.
Este proceso sencillo es fácilmente escalable para operaciones por lotes y considerablemente más rápido que los métodos de fabricación actuales que implican el tratamiento térmico al vacío durante semanas seguidas. El mismo método puede extenderse a otros materiales ópticos aleados y potencialmente a aleaciones con requisitos de dopaje graduado que pueden ser difíciles o imposibles de producir por otros medios. El proceso HIP también se ha aplicado a los materiales Cr:ZnSe actualmente disponibles (sin pulverización catódica adicional de Cr) con incrementos de rendimiento equivalentes demostrados.
Beneficios
