專利名稱：紅外激光路徑立體顯示器的制作方法
技術領域：
紅外激光顯示與應用。
專利申請之前與本發(fā)明有關的現(xiàn)有技術目前只有紅外激光顯示卡，例如YAG激光器和半導體激光器所通常使用的紅外激光檢測卡(國外進口)。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方形，因其形狀類似卡片，當紅外激光照在涂有上轉(zhuǎn)換材料上時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，促進廠商對LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。提高調(diào)機的速度、效率、質(zhì)量。通過本″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)可見光探測器，并通過計算機實現(xiàn)新型高速光信息傳輸。
本發(fā)明的技術解決方案本專利的技術關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為主要原材料而國內(nèi)又沒有產(chǎn)品，所以制備ZrF4是一種關鍵技術。另外，1.摻稀土氟鋯酸鹽玻璃的制備工藝過程中ZrF4容易揮發(fā)，從而改變玻璃的組分；2.澆鑄玻璃時如果溫度控制不對，就會析晶，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程將制備的氟鋯酸鹽玻璃切成立體形狀，如球體、橢球體、長方體、立方體。然后進行光學拋光，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)，所以當紅外激光照射在其端面時，不僅能顯示其光斑的尺寸又能顯示激光的發(fā)散角，又因為顯示器為全透明的，故用肉眼可觀察到顯示的激光光斑為立體結(jié)構(gòu)；同理，當準直的紅外激光通過該顯示器時，紅外激光束的形狀(粗細)用肉眼可觀察到光路的立體結(jié)構(gòu)。
1、目前生產(chǎn)的半導體紅外激光器，例如國內(nèi)外都已商品化的808nm和980nm大功率光泵浦半導體二極管激光器(LD)，光通訊用的1500nm半導體二極管激光器(LD)，其中LD在水平和垂直方向上的發(fā)散角無論對生產(chǎn)者還是使用者都是一個重要參數(shù)，但是，目前無法用肉眼直觀的觀察到這個發(fā)散角，廠商只能用計算機模擬畫出代表其發(fā)散角的曲線或者是給出計算出的兩個方向上發(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，促進廠商對LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。
2、在用紅外激光進行科研和紅外激光開發(fā)應用過程中，由于準直后的紅外激光在調(diào)試過程中紅外光路是不可見的，所以給紅外光路的調(diào)試帶來極大的困難或難度。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)機的速度、效率、質(zhì)量和降低調(diào)機的難度。
3、由于本″紅外激光路徑立體顯示器″具有紅外激光到可見激光的變換能力。所以本發(fā)明就是通過本″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)可見光探測器，并通過計算機實現(xiàn)新型高速光信息傳輸。
附圖及圖面說明

圖1半導體激光二極管(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。
燒制過程如下(升溫過程均為快速升溫(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施例按ZBLAN配比53ZrF4-20BaF2-2.5LaF3-3AlF3-20NaF-1.5ErF3準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，燒制過程如下205～210℃(60min)-900℃(90min)升溫過程均為快速升溫(50℃/min)。900℃取出后倒入已預熱到260℃的銅模具中，再放回預熱銅模具的電爐中自然冷至室溫(至少12小時)。然后進行玻璃冷加工。
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的長方體形狀，然后進行光學拋光，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立體結(jié)構(gòu)，用人的肉眼可形象看出，其視覺誤差在應用中可忽略不計。
權利要求
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，進行光學拋光便制成紅外激光路徑立體顯示器；
2.按著權利要求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；燒制過程如下(升溫過程均為快速升溫(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,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,提高調(diào)機的速度效率和質(zhì)量,并通過計算機實現(xiàn)新型高速光信息傳輸,促進廠商對LD質(zhì)量的提高和降低用戶使用LD的難度。
文檔編號G01J1/00GK1254831SQ9811704
公開日2000年5月31日 申請日期1998年11月20日 優(yōu)先權日1998年11月20日
發(fā)明者曹望和, 臧傳義 申請人:中國科學院長春物理研究所