активированный ионами — уникальная лазерная среда

, активированный ионами  — уникальная лазерная среда, обла­дает хорошей теплопроводностью [12,6 ^ Вт/(м • К)), большой твердостью (8,5), хорошими оптическими свойствами: показа­тель преломления п = 1,823;  = 1,065 мкм. Кроме того,  является единственной твердой активной средой, на которой по­лучена в непрерывном режиме мощность более 1 кВт. Полосы поглощения ионов в гранате расположены от 11500 до ~ 25000 см-1 и соответствуют накачке на длинах волн ~ 0,4…0,88 мкм. Время жизни метастабильного состояния при концентрации иона до 3 % составляет примерно 200 мкс. Большое количество поглощающих уровней обеспечивает работу лазера на : :  как в им­пульсном, так и в непрерывном режиме, а расположение уровня 2Е вы­ше основного уровня  на 2000 см-1 — малый порог возбуждения (~10 Дж • см-3). Для большего повышения эффективности оптической накачки в кристаллическую решетку граната вводят ионы . Од­нако  дорог и не удается выращивать стержни длиной более 12 см. Типичные размеры стержней:  = 3…8, d = 0,3…0,5 см.

Третьей, широко применяемой в лазерах, активной средой явля­ются лазерные стекла — некристаллические матрицы, в которые ионы активатора () входят как компоненты стекла — аморф­ного, неорганического, термопластического материала. Технологические, оптические и экономические особенности стекла обеспечили ему оп­ределенные преимущества перед синтетическими кристаллами: доступ­ность массового производства активных лазерных элементов с задан­ными и воспроизводимыми свойствами; технологическую простоту из­готовления любых размеров активных элементов (~10 х 20 х 150 см3) с высокими оптическими свойствами (= 1,06 мкм; n = 1,518).

Имеются и недостатки у лазерных стекол: малая теплопроводность [126…252 Вт/(м • К)] и высокий коэффициент термического расшире­ния (80…120*10-7 К-1); ограниченная область прозрачности (0,25…4,5 мкм).

Наибольшим квантовым выходом — 0,42…0,78, большой дли­тельностью люминесценции (200…650 мкс) и лучшими спектроско­пическими свойствами обладают боросиликатные стекла состава .

Жидкие активные среды имеют существенные преимущества перед твердыми в возможности создания любых объема и конфигурации ак­тивного элемента. Жидкие среды просты и дешевы в изготовлении, обладают ничтожными потерями излучения. Проблема отвода тепла ре­шается конструированием замкнутой системы циркуляции самой ак­тивной жидкости. Созданы и серийно изготавливаются жидкостные ла­зеры на органическом красителе — родамине-60 (= 0,55 мкм). Выпускаются промышленностью и неорганические жидкие активные среды:(= 0,61 мкм); (=1,05 мкм). Помимо плавной перестройки частоты, узкого спект­ра генерации (~0,01 нм), жидкие среды обладают потенциально не­ограниченным уровнем выходной мощности (50…220 МВт).

Основное достоинство газовой активной среды по сравнению с твер­дой и жидкой — получение высокой монохроматичности, стабильности и когерентности узконаправленного лазерного излучения (расходи­мость —-1…5′).

Особенностью активной среды, находящейся в газовой фазе, явля­ется ее высокая оптическая однородность, что позволяет применять большие длины резонаторов и вследствие этого получать высокую на­правленность и монохроматичность излучения. Другая особенность такой среды — ее малая плотность, в результате чего энергетический спектр активных центров (атомов, ионов, молекул) не искажается из-за взаимодействия с соседними активными центрами. Поэтому энергети­ческие уровни в спектре газов узкие, что позволяет сосредоточить энер­гию излучения газового лазера в нескольких или даже одной модах. При соответствующем выборе активной среды в газовых лазерах можно осуществить генерацию

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector