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激光晶體研究中進(jìn)行受激發(fā)射的金屬離子

  激光晶體具備光學(xué)均一性好、機(jī)械性能好、物化穩(wěn)定性能高、熱導(dǎo)性好等特點(diǎn),可作為固體激光器材料的主要佳選,因此廣泛運(yùn)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、通訊和軍事等行業(yè)。如激光武器、激光測(cè)距、激光目標(biāo)指示、激光探測(cè)、激光打標(biāo)、激光加工、激光醫(yī)療、激光美容等等。

  固體激光器用固體激光資料做為作業(yè)物質(zhì)的激光器。這種激光器選用的固體作業(yè)物質(zhì),是把具備能產(chǎn)生受激發(fā)射效果的金屬離子摻入激光晶體而做成的。在固體里能發(fā)生受激發(fā)射效果的金屬離子主要有三種:

  1.過渡金屬離子(如Cr3+);

  2.大部分鑭系金屬離子(如Nd3+、Sm2+、Dy2+等);

  3.錒系金屬離子(如U3+)。

  這些摻雜到固體基質(zhì)中的金屬離子的主要特征是有著較寬有用的吸收光譜帶,較高的熒光功率,較長(zhǎng)的熒光壽數(shù)和比較窄的熒光譜線,所以易于發(fā)生粒子數(shù)回轉(zhuǎn)和受激發(fā)射。用作激光晶體類基質(zhì)的人工晶體主要有剛玉(NaAlSi2O6)、釔鋁石榴石(Y3Al5,O12)、鎢酸鈣(CaWO4)、氟化鈣(CaF2)等,及其鋁酸釔(YAlO3)、鈹酸鑭(La2Be2O5)等。用作玻璃類基質(zhì)的首要是優(yōu)質(zhì)硅酸鹽光學(xué)玻璃,如常見的鋇冕玻璃和鈣冕玻璃。與晶體基質(zhì)相對(duì)比較,玻璃基質(zhì)的首要特征是制備便利和易于取得大尺度優(yōu)質(zhì)資料。

  有關(guān)激光晶體和玻璃基質(zhì)的主要要求是易于摻入起激活效果的發(fā)光金屬離子;具備杰出的光譜特性、光學(xué)透射率特性和高度的光學(xué)(折射率)均勻性;具備適于長(zhǎng)時(shí)間激光作業(yè)的物理和化學(xué)特性(如熱學(xué)特性、抗劣化特性、化學(xué)穩(wěn)定性等)。晶體激光器以紅寶石(Al2O3:Cr3+)和摻釹釔鋁石榴石(簡(jiǎn)寫為YAG:Nd3+)為典型代表。玻璃激光器則是以釹玻璃激光器為典型代表。

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