第八章-人工晶体-2-课件.pptVIP

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)