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激光晶体棒的特点及应用

发布时间:2021-05-24 09:08 人气:

激光晶体棒也叫激光棒、晶体棒。在激光打标机、激光焊接机、激光洗纹身机、激光划片机等各类激光设备上应用。YAG晶体具有光学均匀性好、机械性能好、物化稳定性高、热导性好等长处,现在仍是固体激光器的首选资料,因此广泛用于工业、医疗、科研、通讯和军事等范畴。如激光兵器、激光测距、激光目标指示、激光勘探、激光打标、激光加工(包含切开、打孔、焊接以及内雕等)、激光医疗、激光美容等等。 

激光晶体是指可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体激光器的工作物质。激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。大部分激光晶体的发光中心由激活离子构成,激活离子部分取代基质晶体中的阳离子形成掺杂型激光晶体。激活离子成为基质晶体组分的一部分时,则构成自激活激光晶体。

激光晶体所用的激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。过渡族金属离子的光学电子是处于外层的3d电子,在晶体中这种光学电子易受到周围晶场的直接作用,所以在不同结构类型的晶体中,其光谱特性有很大差异。三价稀土离子的4f电子受到5s和5p外层电子的屏蔽作用,使晶场对其作用减弱,但晶场的微扰作用使本来禁戒的4f电子跃迁成为可能,产生窄带的吸收和荧光谱线。所以三价稀土离子在不同晶体中的光谱不像过渡族金属离子变化那么大。

激光晶体所用的基质晶体主要有氧化物和氟化物。作为基质晶体除要求其物理化学性能稳定,易生长出光学均匀性好的大尺寸晶体,且价格便宜,但要考虑它与激活离子间的适应性,如基质阳离子与激活离子的半径、电负性和价态应尽可能接近。此外,还要考虑基质晶场对激活离子光谱的影响。对于某些具有特殊功能的基质晶体,掺入激活离子后能直接产生具有某种特性的激光,如在某些非线性晶体中,激活离子产生激光后通过基质晶体能直接转换成谐波输出。

激光晶体棒的组成和应用

能够辐射出激光的晶体就是激光晶体。激光是指利用工作物质中多数粒子处于激发态,用外界光感应,使所有处于激发态的粒子同时完成受激辐射,发出一束强大的光束。 能够辐射出激光的晶体棒叫做激光晶体棒。 

激光具有良好的方向性,单色性和相干性,由于这些特性,使它在社会各个方面都得到广泛应用。 

晶体激光由两部分组成,一部分是作为“发光中心”的激活离子,另一部分是作为激活离子“载体”的基质晶体。基质晶体中最重要的是氧化物晶体,这些晶体具有熔点高,硬度大,导热性能好等独特优点。在它们中间,红宝石和钇铝石榴石(YAG)应用最广泛,还有一种叫“色心”的基质晶体,由于它们的晶格缺陷能吸收某一光谱范围的可见光而呈现某种颜色,从而实现可调谐的激光振荡。 

除了传统的晶体激光器外,晶体激光器还向超大型和超小型两个极端方向发展。超大型晶体激光器主要用于激光核聚变、激光同位素分离、激光加工等领域,超小型的晶体激光器主要是指半导体激光器,由于它的泵浦效率高,晶体的热负荷小,激光输出稳定,寿命长,激光器体积小等优点,因此在实际运用上有着巨大的发展前途。 

标签: 晶体棒 激光

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