Оптический монокристалл

Изобретение относится к монокристаллам для видимого и инфракрасного (ИК) диапазонов спектра и может быть использовано для изготовления методом экструзии одно- и многомодовых ИК-световодов для спектрального диапазона от 2 до 45 мкм. Оптический монокристалл изготовлен на основе твердого раствора бромид серебра - иодид одновалентного таллия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: бромид серебра 99,5-90; иодид серебра 0,5-10,0. Технический результат - создание монокристалла, прозрачного в спектральном диапазоне от 0,35 до 45,0 мкм, расширение диапазона прозрачности монокристалла, увеличение твердость и устойчивость к видимому, ультрафиолетовому, ИК и радиационному излучениям и повышение показателя преломления.

 

Изобретение относится к оптическим материалам, конкретно к монокристаллам для видимого и инфракрасного (ИК) диапазонов спектра. Монокристаллы предназначены для ИК-техники и для изготовления из них методом экструзии одно- и многомодовых ИК-световодов для спектрального диапазона от 2 до 45 мкм.

Основными свойствами монокристаллов являются их прозрачность (спектральное пропускание) от видимой до дальней ИК-области спектра (0,4-45,0 мкм), устойчивость к ультрафиолетовому, видимому, инфракрасному и радиационному излучениям, повышенные твердость и показатель преломления по сравнению с известными кристаллами на основе твердых растворов галогенидов серебра (AgCl-AgBr).

Известны монокристаллы хлористого серебра и твердых растворов КРС-13 состава, мас.%: 65 - бромистое серебро и 35 - хлористое серебро [Е.Н.Воронкова, Б.Н.Гречушников, Г.И.Дистлер, И.П.Петров. Оптические материалы для инфракрасной техники. Справочное издание. М.: Наука, 1965, с.62, 137]. Но эти монокристаллы имеют ограниченный диапазон прозрачности от 2 до 15 мкм, малую твердость по Кнупу (~17 кг/мм2). Они неустойчивы к ультрафиолетовому, видимому и радиационному излучениям.

Наиболее близким техническим решением является оптический монокристалл на основе твердого раствора AgCl-AgBr, дополнительно содержащий две изовалентные примеси: катионную - одновалентный таллий и анионную - йод. Монокристалл содержит, мас.%:

хлорид серебра 18,0-22,0
бромид серебра 77,5-76,5
иодид серебра 0,5-1,5
иодид одновалентного таллия 1,0-3,0.

[Патент на изобретение №2288489 РФ. Оптический монокристалл. Жукова Л.В., Жуков В.В., Пилюгин В.П. Заявл. 13.05.2005; опубл. 27.11.2006. Бюл. №33]. Но монокристаллы указанного состава имеют показатель преломления менее 2,20 на длине волны излучения CO2-лазера (10,6 мкм), они менее устойчивы к ультрафиолетовому, видимому и радиационному излучениям, чем требуется для вновь создаваемых одномодовых ИК-световодов и пропускают электромагнитные излучения до 40 мкм.

Задачей изобретения является создание монокристалла на основе твердых растворов бромид серебра - иодид одновалентного таллия, прозрачных в спектральном диапазоне от 0,35 до 45,0 мкм, имеющих показатель преломления от 2,203 до 2,240 на длине волны излучения CO2-лазера (λ=10,6 мкм), а также устойчивых к видимому, ультрафиолетовому, ИК и радиационному излучениям.

Поставленная задача решается за счет того, что оптический монокристалл на основе твердого раствора содержит бромид серебра и иодид одновалентного таллия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

бромид серебра 99,5-90,0
иодид одновалентного таллия 0,5-10,0.

Новые монокристаллы обладают следующими преимуществами.

1. Показатель преломления монокристаллов в зависимости от химического состава имеет величину от 2,23 до 2,28 для работы на длине волны 10,6 мкм.

2. Расширен диапазон прозрачности, т.е. спектральное пропускание составляет от 0,35 до 45,0 мкм по сравнению с прототипом (от 0,35 до 40,0 мкм).

3. Твердость кристаллов увеличена до 35-40 кг/мм2 против 25-30 кг/мм2 в прототипе.

4. Повышена в 1,5 раза устойчивость к видимому, ультрафиолетовому, инфракрасному и радиационному излучениям.

Сущность изобретения состоит в том, что создан новый оптический монокристалл для ИК-техники и ИК-волоконной оптики на основе твердых растворов бромид серебра - иодид одновалентного таллия с улучшенными физико-химическими свойствами. За счет присутствия в твердом растворе определенного количества TlI, который имеет больший молекулярный вес (331,27 г/моль) по сравнению с бромидом серебра (187,77 г/моль), расширяется диапазон прозрачности нового монокристалла, увеличивается твердость и устойчивость к видимому, ультрафиолетовому, ИК и радиационному излучениям и, наконец, повышается показатель преломления до 2,240 (см. примеры 1, 3), что необходимо для создания на основе галогенидсеребряных кристаллов нового поколения одномодовых и многомодовых ИК-световодов для спектрального диапазона от 2 до 45,0 мкм, обладающих стабильными оптическими свойствами. Выращивание монокристаллов твердых растворов AgBr-TlI определенного состава достигается специальной технологией.

При уменьшении содержания иодида одновалентного таллия в твердом растворе AgBr-TlI менее 0,5% по массе (см. пример 4) ограничивается диапазон прозрачности, понижается показатель преломления и твердость, кроме того, кристалл становится менее устойчивым к ультрафиолетовому, видимому и радиационному излучениям. В случае увеличения содержания иодида одновалентного таллия более 10,0% по массе в твердом растворе AgBr-TlI (см. пример 5) кристалл вырастает блочным и распадается по границам блоков.

Пример 1.

Вырастили монокристалл по методу Бриджмена, содержащий, маc.%:

бромид серебра 99,5
иодид одновалентного таллия 0,5.

После оптической обработки измерили показатель преломления на длине волны 10,6 мкм, который имел величину 2,203; спектральное пропускание составляло от 0,35 до 45,0 мкм, а твердость по Кнупу достигала 35 кг/мм2. Монокристалл не разрушается при прохождении через него ультрафиолетового, видимого, ИК и радиационного излучений.

Пример 2.

Вырастили монокристалл состава в мас.%:

бромид серебра 94,0
иодид одновалентного таллия 6,0.

Монокристалл оптически обработали и измерили следующие характеристики:

1. Показатель преломления: 2,222.

2. Спектральное пропускание: соответствует области от 0,35 до 45,0 мкм.

3. Твердость по Кнупу: 37 кг/мм2.

Монокристалл не разрушается под действием указанных в примере 1 излучений.

Пример 3.

Вырастили монокристалл состава, мас.%:

бромид серебра 90,0
иодид одновалентного таллия 10,0.

Измерены оптические характеристики, указанные в примере 1:

показатель преломления - 2,240;

спектральное пропускание - от 0,35 до 45,0 мкм;

твердость по Кнупу - 40 кг/мм2.

Под действием видимого, ультрафиолетового, инфракрасного и радиационного излучений монокристалл не разрушается.

Пример 4.

Методом Бриджмена вырастили монокристалл, содержащий, маc.%:

бромид серебра 99,9
иодид одновалентного таллия 0,1.

Кристалл оптически обработали и измерили: показатель преломления, который составил 2,15; твердость по Кнупу - 25 кг/мм2; диапазон прозрачности - от 0,4 до 35,0 мкм. Кристалл устойчив к инфракрасному излучению, но под действием ультрафиолетового, видимого и радиационного излучений разлагается с выделением серебра и окисных соединений серебра.

Пример 5.

Методом Бриджмена вырастили монокристалл, содержащий, маc.%:

бромид серебра 80,0
иодид одновалентного таллия 20,0.

Кристалл вырос блочным и распадается по границам блоков.

Технический результат позволяет получать монокристаллы на основе твердых растворов AgBr-TlI оптимального состава, с показателем преломления от 2,203 до 2,240, который необходим для изготовления сердцевины в одномодовых ИК-световодах для спектрального диапазона от 2 до 45 мкм. Монокристаллы обладают повышенной твердостью, прозрачны в широком спектральном диапазоне и в 1,5 раза более устойчивы к ультрафиолетовому, видимому, ИК и радиационному излучениям.

Оптический монокристалл, включающий твердый раствор на основе бромида серебра и йодида одновалентного таллия, отличающийся тем, что он содержит бромид серебра и йодид одновалентного таллия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

бромид серебра 99,5-90,0
йодид одновалентного таллия 0,5-10,0


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к улучшенным материалам для офтальмологических или отоларингологических изделий. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к конструированию оптических элементов объективов и телескопов, где требуется высокое пропускание оптических элементов и их высокая износостойкость; к конструкции электро- и светоуправляемых жидкокристаллических пространственно-временных модуляторов света (ЖК-ПВМС), где необходима высокая лазерная прочность и высокий контраст при записи-считывании оптической информации, преобразовании сигнала из одного частотного диапазона в другой, при переключении потоков излучения без существенных потерь, при ограничении излучения; изобретение относится к конструкции линз, призм, оправ, световодов, голограммных элементов, нелинейных оптических фильтров, вращателей плоскости поляризации, др., где требуется высокая адгезия защитного или светопропускающего покрытия к поверхности подложки для предотвращения царапин, микроскопических щелей, других дефектов, существенно изменяющих процессы прохождения светового излучения через указанные оптические элементы и могущих вызвать изменение плоскости поляризации последних.

Изобретение относится к физике жидких сред, а точнее к оптике жидких сред. .

Изобретение относится к устройствам, способствующим обозрению измерительных приборов, а именно к устройству (10) для улучшения видимости подводного устройства под водой.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к технологии производства дифракционных оптических линз (ДОЛ). .

Изобретение относится к технологии получения сверхпрочного монокристалла алмаза, выращенного с помощью индуцированного микроволновой плазмой химического осаждения из газовой фазы.

Изобретение относится к технологии оптоэлектронных приборов и может быть использовано для получения люминесцентных фотонно-кристаллических средств отображения информации с контролируемой направленностью излучения.

Изобретение относится к технологии линз для оптических систем современных оптоэлектронных и оптических приборов, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК областях спектров, и может быть использовано при получении полусферических линз из лейкосапфира.

Изобретение относится к распыляемой мишени для получения тонкой прозрачной проводящей пленки. .

Изобретение относится к улучшенным материалам, применяемым в офтальмологических и отоларингологических устройствах

Изобретение относится к области получения оптических сред, включая среды с избирательным пропусканием, с высокой лучевой прочностью

Изобретение относится к области оптического приборостроения, лазерной, телекоммуникационной, дисплейной и медицинской технике, а также полезно при использовании в приборах защиты глаз сварщиков, пилотов самолетов

Изобретение относится к технологии изготовления детали из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента для ArF-литографии, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче

Изобретение относится к технологии микро- и оптоэлектроники

Изобретение относится к монокристаллам для видимого и инфракрасного диапазонов спектра и может быть использовано для изготовления методом экструзии одно- и многомодовых ИК-световодов для спектрального диапазона от 2 до 45 мкм

Наверх