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固體激光器

固體激光器對(duì)激光工作物質(zhì)的要求

星之球激光 來(lái)源:科學(xué)網(wǎng)2011-08-08 我要評(píng)論(0 )   

固體激光工作物質(zhì)是由基質(zhì)材料和摻雜離子(激活離子)兩部分組成。工作物質(zhì)的物理性能主要取決于基質(zhì)材料,而它的光譜特性主要由激活離子內(nèi)的能級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)決定。激光工作...

    固體激光工作物質(zhì)是由基質(zhì)材料和摻雜離子(激活離子)兩部分組成。工作物質(zhì)的物理性能主要取決于基質(zhì)材料,而它的光譜特性主要由激活離子內(nèi)的能級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)決定。激光工作物質(zhì)中的發(fā)光中心是激活離子,在這些離子的電子組態(tài)中,未滿內(nèi)殼層的電子可以處于不同軌道運(yùn)動(dòng)狀態(tài),形成一系列的能級(jí),激光工作能級(jí)是這些離子的未滿內(nèi)殼層電子能級(jí)。由于受到外層電子的屏蔽作用,所以電子發(fā)生能級(jí)躍遷不會(huì)受到晶體場(chǎng)太大的影響,因而在不同基質(zhì)中的這類離子光譜與自由狀態(tài)的離子光譜相似。固體激光器對(duì)工作物質(zhì)的要求如下:

(Ⅰ)光學(xué)和光譜特性;

(a) 具有三能級(jí)或四能級(jí)系統(tǒng),從降低閾值和提高效率的角度來(lái)衡量能級(jí)結(jié)構(gòu),四能級(jí)優(yōu)于三能級(jí);

(b) 具有寬的吸收帶、大的吸收系數(shù)和吸收截面,以利于儲(chǔ)能;

(c) 摻入的激活離子具有有效的發(fā)射光譜和大的發(fā)射截面;

(d) 在泵浦光的光譜區(qū)和振蕩波長(zhǎng)處高度透明;

(e) 在激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收、散射等損耗小,損傷閾值高;

(f) 激活離子能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度摻雜,且熒光壽命長(zhǎng);

(g) 不因泵浦光激發(fā)產(chǎn)生色心而導(dǎo)致對(duì)光的有害吸收;

(h) 足夠大的尺寸和良好的光學(xué)均勻性。

(Ⅱ)物化特性:彈性模量大,熱導(dǎo)率高,熱膨脹系數(shù)??;組分、結(jié)構(gòu)及離子價(jià)態(tài)穩(wěn)定;對(duì)水、溶劑和環(huán)境氣氛等的化學(xué)穩(wěn)定性好,具有良好的光照穩(wěn)定性。

(Ⅲ)熱光穩(wěn)定性好,熱光系數(shù)最好接近于零;熱光畸變(包括熱透鏡效應(yīng),熱應(yīng)力感生的雙軸聚焦,熱應(yīng)力雙折射和退偏效應(yīng))要小。

(Ⅳ)機(jī)械性能:硬度高,自破壞閾值高,抗破壞強(qiáng)度大,易于加工研磨。

       目前,用作激光工作物質(zhì)的材料主要有晶體、玻璃和陶瓷。激光晶體材料包括氟化物、氧化物、溴化物、硫化物、氧氟化物、氧氯化物和氧硫化物等。激活離子覆蓋了鑭系、過(guò)渡元素和錒系的一些元素。激光玻璃主要有氧化物玻璃系統(tǒng)(硅酸鹽、鍺酸鹽和磷酸鹽玻璃等)和非氧化物玻璃系統(tǒng)(鹵化物和硫化物玻璃等),迄今為止只有稀土離子在玻璃基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)了激光發(fā)射。激光陶瓷的研究體系比較少,主要集中在YAG、Y2O3、Sc2O3Lu2O3YSAG#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#等立方相體系中,激活離子包括NdYb、PrSm、Cr等稀土離子。

 

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