Glas zonder deeltjes platina voor hoge-energie lasers

In laserapparatuur wordt gebruik gemaakt van optisch glas van zeer hoge zuiverheid. Daarom wordt het glas in de fabriek bereid in smeltkroezen van platina, een chemisch zeer inert materiaal. Toch komt er tijdens de bereiding nog wat platina in de smelt terecht, zodat het uiteindelijke glas minuscule platinadeeltjes bevat. Deze deeltjes zijn tijdens controles vaak niet aantoonbaar en zijn bij gewone lasertoepassingen ook niet hinderlijk. Maar bij lasers van hoog vermogen zijn zij dat wel, en daarom wordt bij de Schott Glaswerke in Mainz een nieuwe techniek gebruikt om het aantal platinadeeltjes tot vrijwel nul te reduceren.

Platinadeeltjes in laserglas kunnen zoveel energie absorberen, dat zij tot boven hun kookpunt (circa 4100 K) worden verhit en in het glas exploderen. Door deze "mini-explosies' ontstaat er schade, die het glas op den duur onbruikbaar maakt. Deeltjes ter grootte van ongeveer 5 micron kunnen bij gewone lasertoepassingen beschadigingen van groter dan een kwart millimeter veroorzaken. Volgens onderzoekers van Schott is het een probleem waar "alle belangrijke producenten van hoogwaardige glassoorten voor lasers' mee worstelen.

Nu kan het platina zich in twee vormen in het glas bevinden: in de vorm van afzonderlijke metaaldeeltjes of in ionogene, "opgeloste' vorm. In het laatste geval kan het veel minder schade veroorzaken en het nieuwe bereidingsproces van Schott is er dan ook op gericht om het platina dat tijdens de bereiding toch in het glas komt, zoveel mogelijk in opgeloste toestand te houden en zich niet tot deeltjes te laten ophopen (het woord "opgelost' mag hier worden gebruikt, omdat glas in feite een onderkoelde vloeistof is). Dit wordt bereikt door het creëren van een oxyderende atmosfeer boven de glassmelt en het handhaven van hoge temperaturen.

Met behulp van de nieuwe techniek produceert Schott nu glasvolumes tot vier liter die vrij zijn van platinadeeltjes. De gemiddelde grootte van de toch nog ontstane deeltjes is kleiner dan 5 micron. De hogere concentraties platina in deze glassoorten veroorzaakt wel een grotere absorptie van blauw licht. Dit leidt tot een wat hogere temperatuur en tot een geringer "pomp-rendement' van de laser. De absorptie is echter te gering om het prestatievermogen van grote lasersystemen, zoals de NOVA van het Lawrence Livermore National Laboratory (VS), te verminderen.