Представляем «душу» твердотельных лазеров.

Представляем «душу» твердотельных лазеров.

Основной потоктвердотельный лазерматериалы

В основе любого лазера лежит лазерный рабочий материал, а рабочим материалом твердотельного лазера является именно лазерный рабочий материал.лазерПо сути, это твердое вещество. Большинство твердотельных лазерных сред состоят из кристаллических матриц и легированных атомов или ионов с лазерной активностью, в то время как аморфные (стеклянные) матрицы встречаются относительно редко. Ожидается, что последние достижения в технологии получения керамики значительно расширят область применения недорогих и высококачественных лазерных материалов, которые можно будет изготавливать в размерах, значительно превышающих размеры кристаллических материалов.

Основные материалы, широко используемые в твердотельных лазерах.

Рубин: Его химический состав — оксид алюминия, легированный хромом (Cr:Al₂O₃). Искусственные рубины имеют схожий химический состав с рубинами ювелирного качества, но отличаются более высокой чистотой и качеством. Они имеют розовый цвет и длину волны лазерного излучения 694,3 нанометра.

2. Легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат (Nd:YAG): искусственный кристалл с длиной волны лазерного излучения 1064 нанометра, относящийся к ближнему инфракрасному излучению, совершенно невидимый и небезопасный для глаз. В настоящее время Nd:YAG является наиболее широко используемым материалом для твердотельных лазеров, значительно превосходящим рубин. Основная причина заключается в более низком пороге лазерного излучения и возможности достижения более высокой выходной энергии при той же входной энергии.

3. Ванадат иттрия, легированный неодимом (Nd:YVO₄). Часто называемый просто «ванадатом», он стал предпочтительным материалом для твердотельных лазеров с диодной накачкой малой и средней мощности (до нескольких ватт) благодаря большому сечению стимулированного излучения, низкому лазерному порогу и поляризованным характеристикам выходного излучения. Рабочие длины волн составляют 1064 нанометра и 1340 нанометров, а после удвоения частоты он может выдавать лазерное излучение с длинами волн 532 нанометра и 670 нанометров.

4. Неодимовое стекло (Nd:Glass): Использование аморфного стекла в качестве матрицы позволяет получить лазерные свойства, аналогичные свойствам Nd:YAG-лазера. Основной недостаток заключается в относительно низкой теплопроводности, составляющей лишь 1/10 от теплопроводности кристалла, что затрудняет охлаждение в мощных приложениях. Однако преимущество состоит в возможности создания лазерных сред диаметром более одного фута, что позволяет эффективно контролировать плотность энергии и предотвращать повреждение оптических компонентов на уровне килоджоулей.импульсный лазери при этом имея относительно низкую стоимость.

Другие важные материалы для твердотельных лазеров: материалы, легированные эрбием, включая иттрий-алюминиевый гранат, легированный эрбием (Er:YAG, длина волны излучения 2940 нанометров), и стекло, легированное эрбием (Er:Glass, длина волны излучения 1540 нанометров). Материалы, легированные гольмием, включая иттрий-алюминиевый гранат, легированный гольмием (Ho:YAG), фторид лития-иттрия, легированный гольмием (Ho:YLF), и стекло, легированное гольмием (Ho:glass, длина волны излучения от 2000 до 2100 нанометров). Материалы, легированные тулием: включая иттрий-алюминиевый гранат (Tm:YAG), лютеций-алюминиевый гранат (Tm:LuAG) и фторид лития-иттрия, легированный тулием и гольмием (Tm,Ho:YLF, длина волны излучения от 2000 до 2030 нанометров). Материалы, легированные иттербием: например, вольфрамат калия-гадолиния, легированный иттербием (Yb:KGW, длина волны излучения от 1025 до 1045 нанометров), александрит (длина волны излучения от 655 до 815 нанометров), сапфир, легированный титаном (Ti:Sapphire, длина волны излучения от 840 до 1100 нанометров).