DE1904660C

DE1904660C - Process for improving the surface behavior of glasses in relation to laser radiation

Info

Publication number: DE1904660C
Authority: DE
Inventors: Jean Villeneuve Triage Davit (Frankreich) CO3c210O
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication date: 1972-01-05

Description

Die Erfindung hetrifft ein Verfuhren zum Verbessern des Oherflächenverhaltens von Gläsern gegenüber Laser-Strahlung.The invention relates to a method for improving the surface behavior of glasses Laser radiation.

Wenn man die Leistung einer Laser-Strahlung erhöhen will, stößt man an die Schädigungsschwelle der Gläser, durch welche diese Strahlung hindurchgeht. Das isi insbesondere der Fall bei Jen Austrittsflächen von Laser-Stäben aus dotiertem Glas, vor allem solchen, welche die letzten Stufen von Verstärkerketten bilden. Die gleiche Schwierigkeit tritt auf bei Elementen wie Linsen. Prismen, halbreflektierenden Scheiben, die im Strahlengang eines Laserbündels angeordnet sind.If you want to increase the power of laser radiation, you come up against the damage threshold the glasses through which this radiation passes. This is particularly the case with the exit surfaces of laser rods made of doped glass, especially those which form the last stages of amplifier chains. The same difficulty arises with elements like lenses. Prisms, semi-reflective discs arranged in the beam path of a laser beam are.

Die Lrlindimg bezweckt ein Verfahren /um Verbessern des Oherfläehenverhaltens von Gläsern, so daß man die Leistungen von Laserbündeln erhöhen kann, ohne eine Schädigung oder einen Bruch der Gläser zu bewirken.The aim of the Lrlindimg is a method / to improve the surface behavior of glasses so that the power of laser bundles can be increased, without causing damage or breakage of the glasses.

Der Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, daß ein Zusammenhang zwischen der Schädigungsschwellengrenze und der Anwesenheit von OH -Ionen in der Glasoberfläche besteht. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis wird die oben genannte Aufgabe durch das erfindimgsgemäüe Verfahren dadurch gelöst, daß die Oberflächen der Gläser mit einem Stoff behandelt werden, der die an diesen Oberflächen chemisorbierten OH Ionen durch Ionen, welche geringere Protonenaffinitätcn aufweisen, ersetzt. Vorteilhafterweise werden die Oberflächen der Gläser mit Dimethyldichlorsilan ο J:.: r mit einem Gemisch von Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure, das vorzugsweise aus 0.1 °/₀ Fluorwasserstoffsäure und 99.9° ₀ Schwefelsäure besteht, behandelt. Die aus der deutschen Auslegeschrift 1040 198. französischen Patentschrift I 402 262 und USA.-Patenischrift 2 982 053 bekannten Verfahren, bei denen OH -Ionen durch Halogenionen, insbesondere 1 -Ionen, ersetzt wurden, konnten das erfindungsgemäße Verfahren nicht nahelegen, da diese Verfahren ganz anderen Zwecken dienen. So sollen z. B. mit dem Verfahren nach der deutschen Auslegcschrift 1 040 198 die obcrtlächennahen Alkaliionen in Gläsern gebunden werden, während mit dem Verfahren nach der französischen Patentschrift 1 402 262 bzw. der USA.-Patentschrift 2 982 0i3 Restwasser aus porösen Glaskörpern mit hohem Siliciumgehalt entfernt werden soll.The invention is based on the discovery that there is a connection between the damage threshold limit and the presence of OH ions in the glass surface. Taking this knowledge into account, the above-mentioned object is achieved by the method according to the invention in that the surfaces of the glasses are treated with a substance which replaces the OH ions chemisorbed on these surfaces with ions which have lower proton affinities. Advantageously, the surfaces of the glasses with dimethyldichlorosilane ο J are:.: R treated with a mixture of hydrofluoric acid and sulfuric acid, which is preferably made 0.1 ° / ₀ hydrofluoric acid and 99.9 ° ₀ sulfuric acid. The processes known from German Auslegeschrift 1040 198. French Patent Specification I 402 262 and US Pat. No. 2,982,053, in which OH ions were replaced by halogen ions, in particular 1 ions, could not suggest the process according to the invention, since these processes serve completely different purposes. So z. B. with the method according to the German Auslegcschrift 1 040 198, the surface-near alkali ions are bound in glasses, while with the method according to the French Patent 1 402 262 or the United States Patent 2,982,013 residual water is removed from porous glass bodies with a high silicon content target.

Vorzugsweise werden die Oberflächen der Gläser gereinigt, beispielsweise mit Wasser oder Alkohol.The surfaces of the glasses are preferably cleaned, for example with water or alcohol.

Die Bchandlungsdauer betragt beim erfindungsgemäßcn Verfahren einige Minuten, zweckmäüigcrwcise über IO Minuten, beispielsweise etwa 20 Minuten bis 4<) Minuten oder 1 Stunde, insbesondere 30 Minuten, um gute Wirkungen /u erhalten.The duration of the treatment amounts to in the case of the invention Proceed for a few minutes, if necessary over 10 minutes, for example about 20 minutes to 4 minutes or 1 hour, in particular 30 minutes, to get good effects / u.

Im folgenden werden /wci Aiisführiingsbeispiclc des erliiidungs»eni;il1en Verfahrens und die dabei erhaltenen I rgebnissc beschrieben.The following are / wci Aiisführiingsbeispiclc of the compliant procedure and those involved The results obtained are described.

example 1

Man taucht das zu behandelnde Glas etwa 30 Minuten lang in eine Dimethyldichlorsilan-Lösung, wobei ein Ersatz der an der Oberfläche chemisorbierten OH"-IonendurchCH₃ -Ionenstattfindet.Anschließend säubert man die Oberflächen mit Alkohol, um Abscheidungen zu vermeiden.The glass to be treated is immersed in a dimethyldichlorosilane solution for about 30 minutes, the OH "ions chemisorbed on the surface being replaced by CH ₃ ions. The surfaces are then cleaned with alcohol in order to avoid deposits.

Für das benutzte Laser-Glas steigt die mittels eines impulse von 30 Nanosekunden Impulsbreite bei halber Impulshöhe liefernden Lasers gemessene Schädigungsschwelle von 40 Joule/cm² auf 60 Joule cm². For the laser glass used, the damage threshold measured by means of a laser delivering pulses of 30 nanoseconds pulse width at half the pulse height increases from 40 joules / cm ² to 60 joules cm ² .

Example 2

Man taucht das zu behandelnde Glas etwa 30 Minuten lang in ein Gemisch von Fluorwasserstoffsäure und Schwefelsäure im Verhältnis 0,1°/,, HF zu 99,9^U/_O H₂SO₁. Dabei erfolgt ein Austausch der an der Oberfläche chemisorbierten OH -Ionen durch F -Ionen. Anschließend säubert man die Oberfläche mit Alkohol.The glass to be treated is immersed for about 30 minutes in a mixture of hydrofluoric acid and sulfuric acid in a ratio of 0.1% HF to 99.9 ^U / _O H ₂ SO ₁ . The OH ions chemisorbed on the surface are exchanged for F ions. Then you clean the surface with alcohol.

Die Schädigungsschwelle des benutzten Laser-Glases steigt in diesem Fall von40 Joule cm²auf 110 Joule.cm-, wiederum bei einem Impuls von 30 Nanosekunden Impulsbreite bei halber Impulshöhe.In this case, the damage threshold of the laser glass used increases from 40 Joule cm ² to 110 Joule cm-, again with a pulse of 30 nanosecond pulse width at half the pulse height.

Claims

Patent claims:

1. Process for improving the surface behavior of glasses against laser radiation, characterized in that the surfaces of the glasses are treated with a substance which replaces the OH ions chemisorbed on these surfaces with ions, which have low proton affinities.

2. The method according to claim 1, characterized in that the surfaces of the glasses according to the Treatment to be cleaned.

3. The method according to claim 2, characterized in that the cleaning is carried out with alcohol will.

4. The method according to claim 2, characterized in that the cleaning is carried out with water will.

5. The method according to any one of the claims'. to 4, characterized in that the surfaces of the Glasses are treated with dimethyldichlorosilane.

6. The method according to any one of claims I to 4, characterized in that the surfaces of the Glasses can be treated with a mixture of hydrofluoric acid and sulfuric acid.

7. The method according to claim 6, characterized in that surfaces of the glasses are treated with a mixture of 0.1 "," hydrofluoric acid and ') 9.9 "' _n sulfuric acid.