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激光玻璃技术要求

来源:南京光宝光电科技有限公司 日期:2017-11-15

(1)激活离子的发光机构中必需有亚稳态,形成三能级或四能级机构;并要求亚稳态有较长寿命,使粒子数易于积累达到反转。为使激光玻璃有较高的效率和低的振荡值,从能级机构来讲,四能级优于三能级。而当终态能级与基态能级之间能量间隔大于1000厘米-1时,在室温下终态能级几乎是空因此,在室温下泵浦也易于产生粒子数反转。已在玻璃中产生激光的各种激活离子,以Nd3+离子最佳,其为四能级机构,激光跃迁的终态与基态能级的间距约为1950厘米。

(2)激光玻璃必需有各种适串的光谱性质。其中包括吸收光谱性质,要求在激发光源的辐射光渐内有宽而多的吸收带,高的吸收系数,吸收光谱带与光源的辐射带的峰值尽可能重叠,这样有利于充分利用激发光源的能量;荧光光谱性质,一般要求它的荧光谱带少而窄,这样输出能量不致分散; 同时为使吸收的激发光能量尽可能多地转化为激光能量,还要求荧光的量子效率尽可能高,内部的能量损耗尽可能小。

(3)激光基质玻璃必需有良好的透明度,尤其是对激光波长的吸收应尽可能低。基质玻璃的透明度高,就能使光泵的能量充分地被激活离子所吸收,转化为激光。透明度降低 就增加了基质对光泵能量的吸收,而使激光玻璃温度升高,这会带来一系列缺点。光泵的辐射谱带大部分位于可见光及近紫外和红外区域,所以必须选择在该区域透明的材料。在无机玻璃中以氧化物和氟化物玻璃较为适宜。基质玻璃中若含有铁、铜、铅、锰、钻、镍等过渡金属元素的化合物.在近紫外到红外都有强的吸收,会使基质玻璃的透明度下降。在玻璃中引起激光波长吸收的主要来源是杂质。

(4)激光玻璃必需有良好的光学均匀性。激光玻璃的光学不均匀性使光线通过玻璃后波面变形和产生程差,促使其振荡阈值升良效率降低,发散角增加。

(5)激光玻璃必需有良好的热光稳定件。激光器工作时由于激活离子的非辐射跃迁损失和基质玻璃的紫外、红外吸收光泵的一部分光能转化为使玻璃温度升高的热能。同时,由于吸热和冷却条件的不同在棒的径向就会出现温度梯度。这些因素除导致激光玻璃的光学均匀性降低而影响激光性能外,甚至会使激光被璃由于热机械性能不好而损坏。

(6)激光玻璃必需有良好的物理化学性能。除了以上几点要求外,为了便于制造、加工和使用,还要求激光玻璃具有良好的物别化学性能。这包括失透倾向小,化学稳定性高。有一定的机械强度和良好的光照稳定性和热导性等。失透倾向高的玻璃使玻璃制造,尤其是大块玻璃的生产工艺带来困难,并难于得到光学均匀性高的玻璃。

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