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激光晶体;激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态:
a.受激吸收(简称吸收):处于较低能级的粒子在受到外界的激发,吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。;c.受激辐射(激光):当频率为=ν(E2-E1)/h的光子入射时,会引发粒子以一定的概率,迅速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子。;红宝石激光晶体;红宝石激光晶体;红宝石激光晶体;吸收带;优点:机械强度高,能承受很高的激光功率密度;
容易生长成较大尺寸;
红宝石激光器输出的红光(0.6943um),不仅能为人眼可见,而且很容易被探测接收(目前大多数光电元件对红光的感应灵敏度较高)。
亚稳态寿命长,储能大,可得到大能量输出,单级调Q器件很容易得到几十兆瓦的峰值功率输出(脉冲输出)。
缺点:阈值高(三能级)
温度敏感,不适合连续工作???
;*;*;*;钛宝石晶体:有的激光晶体发射激光的波长是可以由人们调节的,我们称之为可调谐激光晶体。其典型代表为掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)晶体,它是掺有三价钛离子的氧化铝单晶,呈红色,属六角晶系。其物理化学性质与红宝石相似,稳定性好,热导率为Nd:YAG的3倍,熔点高(2050℃),硬度大(9级),折射率为1.76。
;掺钕的钇铝石榴石(Y3Al3O12简称Nd:YAG)出现于70年代,它的的出现使得固体激光器真正开始大力发展,并实现商业化。该晶体属立方晶系、各向同性,有热导率高、易获得大尺寸高质量晶体、机械性能良好等优点,因而成为当前科研、工业、医学和军事应用中最重要的固体激光器。
在这种晶体中掺入不同激活离子可以获得不同波长和特点的激光;通过非线性晶体的变频,又使激光器的波段进一步扩展。目前Nd:YAG晶体已工业生产,有数以亿美元为计算单位的市场。特别是在高功率连续和高平均功率固态激光器方面,由其制成的激光器正向千瓦,万瓦级方向发展。;通过基质晶体中阳离子置换形成的Nd:GGG晶体,与Nd:YAG比较具有如下优点:
(1)GGG晶体容易在平坦固液界面下生长,不存在杂质、应力等集中的核心,整个截面都可有效利用,由此容易得到应用于大功率激光器的大尺寸板条GGG。同时,GGG有较宽的相均匀性,可在较高拉速下(5mm/h)生长大尺寸、光学均匀性好的晶体。
(2)GGG中的Nd3+分凝系数为0.52,故Nd3+在GGG中易实现高掺杂,有利于提高泵浦效率,这在大功率情形下是非常重要的。而Nd在YAG中的分凝系数仅为0.1~0.2,很难得到质量可用且浓度高的Nd:YAG。
(3)Nd取代Gd3+属同态取代,Nd3+的激光上能级没有显著的发光猝灭。;钒酸钇(Yb:YVO4)晶体是近年来发展甚快的激光晶体,为四方晶系,Yb:YVO4晶体特别适用于半导体二极管泵浦,是中小功率全固态激光器的首选晶体,已在全球形成新的市场。;掺钕的三硼酸钙氧钇(Nd:YCOB)属于三硼酸钙氧稀土(ReCa4O(BO3)3)族晶体,空间群为Cm,该晶体具有较大的双折射率,对Nd:YAG激光可实现三倍频,同时有望成为小型化三基色激光器件开发的重要晶体材料。
;闪烁晶体;闪烁晶体;闪烁晶体;激活剂Tl对晶体的作用;范新维尔(W.VanSciver)曾用紫外光,γ射线,α射线作为激发源,在从-190℃至-20℃温度范围内测量晶体的发射光谱。;激活剂Tl对晶体的作用;(1)NaI(10^(-6)Tl)
在含有10^-6Tl的晶体中以4300为中心的发光带的强度大大的增加了,而3100发光带的强度减少至纯NaI的10%,与图二相比较。
(2)NaI(10^-3Tl)
范新维尔发现在室温下用γ射线与α射线激发,所测得的发射光谱的形状是相同的,发光带的中心在4200A°附近。随着温度降低,谱线的峰值增大,且峰向长波长的方向移动。测得的闪光延续时间接近于0.25微秒。;其他常用的闪烁晶体有:碘化铯(CsI:Tl),氟化钡(BaF2),锗酸铋(Bi4Ge3O12),钨酸铅(PbWO4),铝酸钇(YAlO3:Ce)等。;稀土氟化物:
氟化铈(CeF3),氟化镧(LaF3)
稀土氯化物:
氯化镧(LaCl3),氯化镥(LuCl3)
稀土溴化物:
溴化镥(LuBr3),溴化钆(GdBr3),溴化镧(LaBr3)
稀土碘化物:
碘化镥(LuI3)
锗(硅)酸盐:
锗酸铋晶体(Bi4Ge3O12,BGO)
钨酸盐:
PbWO4,GdWO4,CaWO4
铝酸盐:
lO3(LnAP,畸变的钙钛矿结构)和Ln3Al5O12(LnAG,石榴石结构)
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