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江山军用标准GJB-闪光晶体用超纯三氧化二铝粉体材料规范

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文章附图

闪光晶体(laser crystal),可将外界提供的功效通过光学谐振腔转化为在蓝天和时间上相干的具有莫大平行性和彩色性激光的结晶材料。是晶体激光器的办事物质。

       闪光晶体由发光中心和基质晶体两部分构成。大多数闪光晶体的闪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混合型激光晶体。激活离子成为基质晶体组分的局部时,则构成自激活激光晶体。

      闪光晶体所用之激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。连片族金属离子的政治经济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,据此在不同结构类型的结晶中,她光谱特性有很大差异。三价稀土离子的4f电子受到5s和5p外层电子的遮掩作用,使晶场对她作用减弱,但晶场的微扰作用使原本禁戒的4f电子跃迁成为可能,产生窄带的收取和激光谱线。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。闪光晶体所用之基质晶体主要有氧化物和氟化物。表现基质晶体除要求伊物理化学性能稳定,易生长出光学均匀性好的大尺寸晶体,且价格低廉,但要考虑它与激活离子间的能动性,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。另外,还要考虑基质晶场对激活离子光谱的影响。对于一些具有特有意义的基质晶体,掺入激活离子后能直接产生具有某种特性的金光,如在一些非线性晶体中,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。

利用较多的是:Nd:YAG, Nd:YVO4

普通的金光晶体都是YAG资料,叫钇铝石榴石。

表现烟草业上采取较多的都是高掺钇铝石榴石,且不说掺入不同之因素来达到不同之力量;表现烟草业激光,关怀以下性能:

1、在相同的投入功率下,生热量低

2、夹体打磨,特别是端面精度要高

3、掺杂浓度高(比如YD,可达30at.%上述),有较长的激光寿命

4、晶体光谱简单,现代化激发态吸收和上转换,且无荧光浓度猝灭


利用

一、Nd:YAG晶体是综合性能最好的气体激光材料,具有高增益、低阈值、高效率、低损耗、热导率和抗热冲击性好的性状,适用多种闪光工作模式(后续、脉冲、Q开关、锁模、倍频等),大规模应用于工业、治疗、军旅和研制领域。

Nd:YAG的性状

1、高增益

2、低阈值

3、高效率

4、低损耗

5、热导率高

6、抗热冲击性好

二、Nd,Ce:YAG掺钕和铈钇铝石榴石)闪光棒是重复频率风冷激光器最优质的办事物质,大规模用于小型激光测距机和可见光医疗仪

Nd,Ce:YAG的劣势

1、高效率,低阈值

2、高光学质量

3、可以的抗紫外辐射特性

4、可以的热稳定性

5、一再频率特性好

三、YCr4+:YAG晶体是一种良好的金光晶体。其它适用于Q开关、二极管泵浦、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4泵浦灯及其它掺杂Nd或Yb的波长0.8-1.2um的激光器。其它具有极高的安定团结与可靠性、寿命长、抗损伤的性状,其它将是一种可以的消极Q开关材料。

YCr4+:YAG的劣势

1、寿命长

2、抗损伤

3、高稳定

4、高可靠性

四、Er:YAG是一种可以的2.94μm闪光晶体,大规模应用于激光医疗系统及其他领域。Er:YAG晶体是3mm闪光的最重要工作物质,并且具有斜率效率高、可在室温下激光工作、闪光波长处在人眼安全波段范围内等特征。2.94mm Er:YAG闪光已经大量用于医学领域中外科手术、皮肤科美容、牙科等治疗。

Er:YAG的劣势

1、高分辨率效率

2、气温工作

3、闪光工作波长对人眼相对安全

五、Yb:YAG是一种很有前途的金光材料,其它比传统的掺Nd闪光材料更适用二极管泵浦。与常用的Nd:YAG晶体相比,Yb:YAG的二极管泵浦吸收带带宽,能有效降低激光二极管热管理要求。其它具有较长的高激光能级寿命,每单位泵浦功率的热负荷低3-4倍。掺镱YAG晶体被期望替代掺钕YAG晶体用于高功率的二极管激光器,以及其他相关的利用中。

Yb:YAG的劣势

1、高分辨率效率

2、高光学质量

3、热导率高,机械强度高

4、现代化激发态吸收和上转换

5、单位泵浦功率产生之热负荷比Nd:YAG晶体低

6、二极管泵浦吸收带宽约8nm@940nm

7、适用军用的高功率InGaAs激光二极管(波长940nm或970nm)泵浦

六、CTH:YAG(Cr,Tm,Ho:YAG)为日前固体激光研究之热门领域之一,她产生2.1μm波长激光的大好晶体,以他为工作物质的2.1μm闪光在医学、荣誉通讯、使命感和可见光雷达、闪光化学、闪光光谱、资料加工等方面显出重要的利用前景。

CTH:YAG的首要优点

1、脉冲输出能量高

2、适用重复频率工作

3、可于室温高效率工作

4、适用灯泵浦,也得以选用二极管泵浦

5、闪光工作之波长对人眼相对较为安全

七、Nd:YLF晶体是继续激光、锁模激光的可以激光晶体材料,其它的热透镜效应非常小,闪光线宽宽,出口线偏振光。Nd:YLF能够产生1047nm和1053nm波长激光,在广泛性约束激光聚变科研项目中拥有重大应用。  Nd:YLF晶体的首要优点

1、相对小的受激发射截面

2、超大荧光线宽,后续激光应用等有较低的激励光阈值

3、有效地单模工作,出口高功率和低光束发散角

4、出口线偏振激光有利于获得高效率Q开关和倍频输出

5、大直径圆棒或大尺寸板条同样获得均匀模式激光输出

6、适用作为高功率钕玻璃激光系统振荡器和预放器。

八、Nd:YVO: 与Nd:YAG相比之下Nd:YVO4对泵浦光有更大的受激发射截面和较高的收取系数。其它是一种性能优良的金光晶体,适用制造激光二极管泵浦,特别是我党低功率的激光器。可以制成输出近红外、浅绿色、蓝色到紫外线等项目的全固态激光器。Nd:YVO4激光器已经在材料加工、机械、晶片检验、中医检验等多个世界得到大面积使用,而且Nd:YVO4二极管泵浦固态激光器正在快速取代传统的水冷离子激光器和灯泵浦激光器的市场。  Nd:YVO4的首要优点

1、荣誉损伤阈值低,高分辨率效率

2、为双轴晶体输出为线偏振

3、低频泵浦波长,轻而易举单模输出

4、受激发射截面大,泵浦波长线宽的收取高

5、在808nm的泵浦宽带为Nd:YAG的5倍

6、在1064nm处的受激发射截面是Nd:YAG的3倍

YAG闪光晶体主要原料高纯氧化铝、氧化,还有少量之混合稀土,其中超高纯氧化铝的选用标准见附件:

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