Brevet FR2445820A1 — publié le 19800801

La présente invention concerne un verre à effet laser et plus particulièrement un verre fluoré à effet laser. Les verres laser utilisés de façon courante sont formés principalement de silicates, de borates ou de phosphates. Cependant des études ont été effectuées pour élaborer des verres laser fluorés comportant notamment du fluorure de béryllium, en raison des propriétés optiques intéressantes présentées par ces verres. Les verres laser de ce type actuellement connus contiennent des quantités élevées de fluorure de béryllium. C'est ainsi, par exemple, qu'un verre laser fluoré décrit dans le brevet français nO 1.502.709 (Otto Deutschbein) déposé le 13 juillet 1966 comporte du fluorure de béryllium dans une proportion molaire de 47 %. Ces verres laser présentent l'inconvénient d'être hygroscopiques et doivent donc être recouverts d'une couche d'un matériau inerte vis à vis de l'humidité, ce qui diminue leurs performances et augmente le coût de fabrication. De plus la fabrication de ces verres est dangereuse à cause de la toxicité du fluorure de béryllium. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un verre laser fluoré non hygroscopique, plus économique et moins dangereux. La présente invention a pour ojet un verre à effet laser comportant au moins du fluorure de béryllium, du fluorure d'aluminium et un matériau dopant constitué de fluorures de terres rares, caractérisé en ce que la proportion molaire de fluorure de béryllium dans le verre est supérieure à 5 % et inférieure à 35 % et que la proportion molaire de fluorure d'aluminium dans le verre est supérieure à 30 % et inférieure à 50 %. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple. Un verre laser selon l'invention comporte notamment du fluorure de béryllium dans une proportion molaire supérieure à 5 % et inférieure à 35 % et du fluorure d'aluminium dans une proportion molaire supérieure à 30 % et inférieure à 50 %. Ces deux fluorures constituent ce qu'on appelle les agents formateurs de verre, c'est à dire les agents indispensables à la réalisation d'un verre. Ce verre contient aussi généralement des agents modificateurs, destinés à adapter les caractéristiques physiques du verre aux diverses utilisations désirées. Les agents modificateurs sont des fluorures d'éléments dont le rayon ionique est voisin ou supérieur à 10 4 micron. Les agents modificateurs peuvent être des fluorures alcalino-terreux comme Mg F2, Ca F2 ou Ba F2. Ces agents peuvent aussi être constitués par d'autres fluorures dont la valence n'excède pas trois de préférence, tels que Cd F2 etPb F2. Les proportions dans lesquelles ces agents modificateurs entrent dans la composition du verre varient en fonction des caractéristiques physiques désirées et de la proportion des autres constituants. Le verre contient enfin des agents dopants permettant d'obtenir l'effet laser. Ces agents dopants sont en faible proportion dans la composition du verre et sont constitués de fluorures de terres rares, en particulier de fluorure de néodyme. Un exemple de verre selon l'invention peut être obtenu en préparant dans un mortier un mélange formé de 3,4782 grammes de (NH4)2 Be F4, 3,3805 grammes de Al F3, 1,9410 grammes de Ca F2, 3,0235 grammes de Ba F2 et 0,2960 grammes de Nd F3. Le mélange est placé dans un creuset en platine ou en tout matériau résistant à la corrosion par les agents fluorés. On chauffe le creuset lentement jusqu'à une température de l'ordre de 4000C de façon à décomposer le fluobéryllate d'ammonium. La température est ensuite portée à 9000C pour obtenir la fusion du mélange. Cette fusion est prolongée jusqu'à l'obtention d'un liquide de composition homogène. Il est à noter que l'agent dopant, qui est ici le néodyme, peut être introduit dans le mélange non seulement sous forme de fluorure, comme indiqué ci-dessus, mais aussi sous forme d'oxydes ou d'autres halogénures. Ces oxydes et ces halogénures sont alors transformés en fluorures par des agents fluorants en cours d'élaboration, comme il est bien connu. Le liquide homogène obtenu après fusion est versé dans un moule porté à 300au. Après refroidissement le verre subit un recuit dans un four pendant 24 heures. On obtient ainsi un verre contenant, en proportion molaire, notamment 25,5 en % de Be F2 et 35,7 en % de Al F3 Les verres ainsi obtenus présentent un coefficient de solubilité dans l'eau de l'ordre de 100. A titre de comparaison, il est à noter que le coefficient de solubilité des verres du type décrit dans le brevet français 1.502.709 cité ci-dessus possèdent des coefficients de solubilité de l'ordre de 5000. On rappelle que l'on entend par coefficient de solubilité d'un verre le nombre de milligrammes de verre dissous dans l'eau après immersion, pendant cinq heures, de 10 grammes de verre en poudre, de grosseur de grain uniforme et égale à 300 microns, dans un bain à 1000C constitué par 100 cm3 d'eau distillée. Les verres laser selon l'invention ne sont donc pas hygroscopiques et peuvent être utilisés sans enveloppe de protection. De plus, leur mise en oeuvre est moins dangereuse que celle des verres au fluorure de béryllium selon l'art antérieur, en raison de la proportion réduite de fluorure de béryllium entrant dans leur composition. Les verres laser selon l'invention présentent d'intéressantes propriétés optiques et notamment un faible indice de réfraction et un indice linéaire très faible. A titre indicatif, il est donné ci-dessous des caractéristiques d'un verre ayant la composition molaire suivante Al F3 35 % Ca F2 23,5 % Ba F2 15 % Be F2 25 % Nd F3 1,5 % indice de réfraction nD : 1,398 indice non linéaire n2 x 10-13 : 0,3 ues environ largeur de raie : 20 nm environ longueur d'onde du pic de fluorescence :: 1050 nm environ Les verres laser selon l'invention peuvent être appliqués à la réalisation de générateurs laser de grande puissance. REVENDICATION Verre à effet laser comportant au moins du fluorure de béryllium, du fluorure d'aluminium et un matériau dopant constitué de fluorures de terres rares, caractérisé en ce que la proportion molaire de fluorure de béryllium dans le verre est supérieure à 5 % et inférieure à 35 % et que la proportion molaire de fluorure d'aluminium dans le verre est supérieure à 30 % et inférieure à 50 %