固體(ti) 激光器用固體(ti) 激光材料作為(wei) 工作物質的激光器。1960年,T.H.梅曼發明的紅寶石激光器就是固體(ti) 激光器,也是世界上第一台激光器。固體(ti) 激光器一般由激光工作物質、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等部分構成。
這類激光器所采用的固體(ti) 工作物質,是把具有能產(chan) 生受激發射作用的金屬離子摻入晶體(ti) 而製成的。在固體(ti) 中能產(chan) 生受激發射作用的金屬離子主要有三類:(1)過渡金屬離子(如Cr3+);(2)大多數鑭係金屬離子(如Nd3+、Sm2+、Dy2+等);(3)錒係金屬離子(如U3+)。這些摻雜到固體(ti) 基質中的金屬離子的主要特點是:具有比較寬的有效吸收光譜帶,比較高的熒光效率,比較長的熒光壽命和比較窄的熒光譜線,因而易於(yu) 產(chan) 生粒子數反轉和受激發射。用作晶體(ti) 類基質的人工晶體(ti) 主要有:剛玉(NaAlSi2O6)、釔鋁石榴石(Y3Al5,O12)、鎢酸鈣(CaWO4)、氟化鈣(CaF2)等,以及鋁酸釔(YAlO3)、鈹酸鑭(La2Be2O5)等。用作玻璃類基質的主要是優(you) 質矽酸鹽光學玻璃,例如常用的鋇冕玻璃和鈣冕玻璃。與(yu) 晶體(ti) 基質相比,玻璃基質的主要特點是製備方便和易於(yu) 獲得大尺寸優(you) 質材料。對於(yu) 晶體(ti) 和玻璃基質的主要要求是:易於(yu) 摻入起激活作用的發光金屬離子;具有良好的光譜特性、光學透射率特性和高度的光學(折射率)均勻性;具有適於(yu) 長期激光運轉的物理和化學特性(如熱學特性、抗劣化特性、化學穩定性等)。晶體(ti) 激光器以紅寶石(Al2O3:Cr3+)和摻釹釔鋁石榴石(簡寫(xie) 為(wei) YAG:Nd3+)為(wei) 典型代表。玻璃激光器則是以釹玻璃激光器為(wei) 典型代表。
工作物質
固體(ti) 激光器的工作物質,由光學透明的晶體(ti) 或玻璃作為(wei) 基質材料,摻以激活離子或其他激活物質構成。這種工作物質一般應具有良好的物理-化學性質、窄的熒光譜線、強而寬的吸收帶和高的熒光量子效率。
玻璃激光工作物質容易製成均勻的大尺寸材料,可用於(yu) 高能量或高峰值功率激光器。但其熒光譜線較寬,熱性能較差,不適於(yu) 高平均功率下工作。常見的釹玻璃有矽酸鹽、磷酸鹽和氟磷酸鹽玻璃。80年代初期,研製成功折射率溫度係數為(wei) 負值的釹玻璃,可用於(yu) 高重複頻率的中、小能量激光器。
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