新方法！热等静压（HIP）生产的光学材料既便宜又高效

光学材料制造商现在有机会通过一种新方法来改变传统规则的掺杂固体光学材料的生产。

新方法由空军研究实验室传感器局的Gary Cook和Ronald Stites博士开发，使用热等静压（HIP）来驱动过渡金属离子扩散到硫族化物激光主晶体中，如铬（Cr）、铁（Fe）、钴（Co）或镍（Ni）进入到硒化锌（ZnSe）当中。

Cook说：“这种新方法有两件事可以完成，首先，它将激光材料的质量转换到一种新的状态，允许用户从激光中获得所有的功率，而不用担心线宽变窄。第二，它能够使得制造商快速、廉价地制造更高质量的激光材料。”

由此产生的掺杂晶体提供了与现有方法相比无可比拟的性能，并显著降低了制造成本及提高了产量。对于Cr:ZnSe，使用该技术生产的晶体的扩散速率为5.48E-8cm2/s，线宽分辨率低于140 pm，比市售的Cr:ZnSe快100倍，线宽窄350倍。用铁掺杂硒化锌(Fe:ZnSe)的早期实验也产生了类似的有希望的结果，与未处理晶体中的50纳米时相比，测量的线宽小于300pm。

Cook说：“利用原有的方法，当需要窄的线宽时，就需要牺牲大量的功率。新方法在非常窄的线宽下也不会损失功率。”

该方法通过溅射沉积和热等静压两步过程提供可控和高效的晶体生长及其扩散。未经掺杂的多晶化学气相沉积生长的晶体被抛光至光学质量，然后溅射镀铬、铁或其他过渡金属，然后直接置于HIP室中用于后续HIP处理以促进元素的扩散。

这种简单的工艺对于批量操作来说易于实现，并且比当前涉及真空热处理制造方法快得多，真空热处理一次最多几个样并且需花费几周的时间。同样的方法可以延伸到其他合金的光学材料，并可扩展到具有分级掺杂要求的难以或不可能通过其他方法生产的合金，HIP工艺也已应用于目前Cr:ZnSe材料(没有附加的Cr溅射)的生产，其等效性能得到了提高。

优势：

无与伦比的性能：通过HIP扩散生产的Cr:ZnSe激光材料比市售的激光材料扩散速度快100倍，线宽窄350倍以上。

提高制造产量：基于HIP的掺杂剂扩散可在几小时内完成，可以应用于大批量生产，而传统的真空热处理扩散在高度受控的条件下需要数周才能达到每批有限数量晶体的产出。

广泛的材料体系：HIP方法已经在包括Cr:ZnSe和Fe:ZnSe多个材料体系上成功应用，并且有望为许多其它掺杂光学材料体系的生产提供帮助。

文章来自phys网站，原文题目为New method of producing optical materials reduces cost, improves performance，由材料科技在线汇总整理。