專利名稱：紅外激光路徑立體顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
紅外激光顯示與應(yīng)用。
專利申請(qǐng)之前與本發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)目前只有紅外激光顯示卡，例如YAG激光器和半導(dǎo)體激光器所通常使用的紅外激光檢測(cè)卡(國(guó)外進(jìn)口)。這種顯示卡所使用的材料是上轉(zhuǎn)換粉末材料，用塑料包封熱壓成薄板并加工成長(zhǎng)方形，因其形狀類似卡片，當(dāng)紅外激光照在涂有上轉(zhuǎn)換材料上時(shí)又能顯示紅外激光的存在，故稱紅外激光顯示卡。其工作原理是上轉(zhuǎn)換發(fā)光。這種顯示卡因所使用的上轉(zhuǎn)換材料為不透明的粉末以及2-4mm厚的薄板結(jié)構(gòu)，所以只能在其正面以二維的平面光斑的形式顯示激光的存在與否，而不能以三維的立體透明的形式顯示紅外激光光斑的立體結(jié)構(gòu)，而更不能顯示紅外激光光路的立體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的提供一種“紅外激光路徑立體顯示器”，就是將發(fā)散角直觀化、形象化、立體化，促進(jìn)廠商對(duì)LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。提高調(diào)機(jī)的速度、效率、質(zhì)量。通過(guò)本″紅外激光路徑立體顯示器″可用于調(diào)諧紅外LD以及使用常規(guī)可見(jiàn)光探測(cè)器，并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)新型高速光信息傳輸。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案本專利的技術(shù)關(guān)鍵是制備出高效上轉(zhuǎn)換激光玻璃材料。本專利所用的高效上轉(zhuǎn)換激光玻璃材料是摻稀土氟鋯酸鹽玻璃。氟鋯酸鹽玻璃高效上轉(zhuǎn)換激光材料的組分是(50-60％)ZrF4-(20-30％)BaF2-(2-10％)LaF3-(2-5％)AlF3-(5-20％)NaF-(0.5-3％)ErF3(其中各組分百分含量為摩爾百分比)。其中ZrF4為主要原材料而國(guó)內(nèi)又沒(méi)有產(chǎn)品，所以制備ZrF4是一種關(guān)鍵技術(shù)。另外，1.摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝過(guò)程中ZrF4容易揮發(fā)，從而改變玻璃的組分；2.澆鑄玻璃時(shí)如果溫度控制不對(duì)，就會(huì)析晶，固化后則不透明而不是玻璃。3.稀土鉺(Er)摻雜量決定上轉(zhuǎn)換效率的高低。
紅外激光路徑立體顯示器的加工過(guò)程將制備的氟鋯酸鹽玻璃切成立體形狀，如球體、橢球體、長(zhǎng)方體、立方體。然后進(jìn)行光學(xué)拋光，拋光后的玻璃體便是紅外激光路徑顯示器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)或積極的效果因本″紅外激光路徑立體顯示器″采用的上轉(zhuǎn)換激光材料為透明的玻璃塊狀結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)紅外激光照射在其端面時(shí)，不僅能顯示其光斑的尺寸又能顯示激光的發(fā)散角，又因?yàn)轱@示器為全透明的，故用肉眼可觀察到顯示的激光光斑為立體結(jié)構(gòu)；同理，當(dāng)準(zhǔn)直的紅外激光通過(guò)該顯示器時(shí)，紅外激光束的形狀(粗細(xì))用肉眼可觀察到光路的立體結(jié)構(gòu)。
1、目前生產(chǎn)的半導(dǎo)體紅外激光器，例如國(guó)內(nèi)外都已商品化的808nm和980nm大功率光泵浦半導(dǎo)體二極管激光器(LD)，光通訊用的1500nm半導(dǎo)體二極管激光器(LD)，其中LD在水平和垂直方向上的發(fā)散角無(wú)論對(duì)生產(chǎn)者還是使用者都是一個(gè)重要參數(shù)，但是，目前無(wú)法用肉眼直觀的觀察到這個(gè)發(fā)散角，廠商只能用計(jì)算機(jī)模擬畫(huà)出代表其發(fā)散角的曲線或者是給出計(jì)算出的兩個(gè)方向上發(fā)散的角度數(shù)。所以本發(fā)明就是將發(fā)散角直觀化、形象化、立體化，促進(jìn)廠商對(duì)LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。
2、在用紅外激光進(jìn)行科研和紅外激光開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中，由于準(zhǔn)直后的紅外激光在調(diào)試過(guò)程中紅外光路是不可見(jiàn)的，所以給紅外光路的調(diào)試帶來(lái)極大的困難或難度。所以本發(fā)明就是將紅外光路直觀化、形象化、立體化，以便提高調(diào)機(jī)的速度、效率、質(zhì)量和降低調(diào)機(jī)的難度。
3、由于本″紅外激光路徑立體顯示器″具有紅外激光到可見(jiàn)激光的變換能力。所以本發(fā)明就是通過(guò)本″紅外激光路徑立體顯示器″可用于調(diào)諧紅外LD以及使用常規(guī)可見(jiàn)光探測(cè)器，并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)新型高速光信息傳輸。
附圖及圖面說(shuō)明

圖1半導(dǎo)體激光二極管(LD)發(fā)散角立體顯示其中1、LD；2、紅外激光路徑立方體顯示器；3、LD發(fā)散角立體顯示。
圖2紅外激光光路路徑立體顯示其中1、LD；2、紅外激光路徑立方體顯示器；3、紅外激光束。
圖3波導(dǎo)內(nèi)紅外激光全反射原理鋸齒波路徑立體顯示其中1、紅外入射激光束；2、紅外激光路徑立方體顯示器；3、紅外出射激光束。
本發(fā)明具體實(shí)施方案1.氟化鋯(ZrF4)的制備工藝稱取定量的ZrO2(分析純)和化學(xué)劑量的NH4HF4混合均勻，放入底部已有一薄層NH4HF4的鉑坩堝或玻璃炭坩堝或石墨坩堝中，再在混合物上鋪一層NH4HF4，上下層NH4HF4的總量為與ZrO2反應(yīng)所需NH4HF4理論值的二倍。然后放入電阻爐或硅碳棒(管)爐中，抽真空后通N2。
燒制過(guò)程如下(升溫過(guò)程均為快速升溫(50℃/min))150℃(60min)-200℃(240min)-250℃(30min)-550℃(60min)取出后放入干燥塔內(nèi)保存?zhèn)溆谩?br> 2.摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝具體實(shí)施例按ZBLAN配比53ZrF4-20BaF2-2.5LaF3-3AlF3-20NaF-1.5ErF3準(zhǔn)確稱取各組分混合均勻后，放入鉑坩堝或玻璃炭坩堝或石墨坩堝中，上下各鋪一層NH4HF4(大約為組分總量的1/4～1/3)，放入爐中，燒制過(guò)程如下205～210℃(60min)-900℃(90min)升溫過(guò)程均為快速升溫(50℃/min)。900℃取出后倒入已預(yù)熱到260℃的銅模具中，再放回預(yù)熱銅模具的電爐中自然冷至室溫(至少12小時(shí))。然后進(jìn)行玻璃冷加工。
3.稀土Er摻雜濃度是1.5mol％。
4.“紅外激光路徑立體顯示器”的制造過(guò)程將制備的摻稀土Er氟鋯酸鹽玻璃根據(jù)需要切割成10×10×20mm的長(zhǎng)方體形狀，然后進(jìn)行光學(xué)拋光，拋光后的玻璃便是“紅外激光路徑立體顯示器”。
5.“紅外激光路徑立體顯示器”的具體應(yīng)用將“紅外激光路徑立體顯示器”放在紅外激光束的不同位置就立刻顯示所在處的紅外激光的真實(shí)立體結(jié)構(gòu)，用人的肉眼可形象看出，其視覺(jué)誤差在應(yīng)用中可忽略不計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種紅外激光路徑立體顯示器，其特征在于首先制備氟化鋯(ZrF4)，再用氟化鋯原料制備摻稀土氟鋯酸鹽玻璃作為高效上轉(zhuǎn)換激光材料，該玻璃組分摩爾百分比為(50-60％)ZrF4-(20-30％)BaF2-(2-10％)LaF3-(2-5％)AlF3-(5-20％)NaF-(0.5-3％)ErF3，將各組分準(zhǔn)確稱取混合均勻后，放入鉑坩堝或玻璃炭坩堝或石墨坩堝中，上、下各鋪一層NH4HF4，放入爐中快速升溫(50-60℃/min)燒制過(guò)程為(205-210℃/(60min)-900℃(90min)，在900℃保溫90分鐘后取出坩堝將玻璃液倒入予熱至260℃的銅模具中， 再放回電爐中自然冷卻至室溫，然后將玻璃切割成立體形狀，進(jìn)行光學(xué)拋光便制成紅外激光路徑立體顯示器；
2.按著權(quán)利要求1所述的立體顯示器，其特征在于氟化鋯(ZrF4)的制備稱取定量的ZrO2(分析純)和化學(xué)劑量的NH4HF4混合均勻，放入底部已有一薄層NH4HF4的鉑坩堝或玻璃炭坩堝或石墨坩堝中，再在混合物上鋪一層01NH4HF4，上下層NH4HF4的總量為與ZrO2反應(yīng)所需NH4HF4理論值的二倍，然后放入電阻爐或硅碳棒(管)爐中，抽真空后通N2；燒制過(guò)程如下(升溫過(guò)程均為快速升溫(50℃/min))150℃(60min)-200℃(240min)-250℃(30min)-550℃(60min)取出后放入干燥塔內(nèi)保存?zhèn)溆谩?br> 全文摘要
一種紅外激光路徑立體顯示器,它是用摻稀土鋯酸鹽玻璃作為上轉(zhuǎn)換激光材料,加工制成各種立體形狀,用紅外激光照射時(shí),能將紅外激光的光斑、發(fā)射角、光路、全反射等直觀、立體、形象地顯示出來(lái),提高調(diào)機(jī)的速度效率和質(zhì)量,并通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)新型高速光信息傳輸,促進(jìn)廠商對(duì)LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。
文檔編號(hào)G01J1/00GK1254831SQ9811704
公開(kāi)日2000年5月31日 申請(qǐng)日期1998年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月20日
發(fā)明者曹望和, 臧傳義 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春物理研究所