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激光晶体的几种常见基础材料说明

点击次数:954 发布时间:2021-02-02
   现代制造业中激光加工是目前先进的加工技术之一,为各种新产品的开发提供了新途径。而在激光应用技术领域中,关键基础的核心器件莫过于激光器。激光器中采用的激光基质材料是激光晶体,它们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。经过几十年的发展,激光晶体从起初的数种增加到几十种,应用广泛的主要有三种:掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG);掺钕矾酸钇(Nd:YVO4)和掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)。我们来说明下:
  1.Nd:YAG
  掺钕钇铝石榴石激光晶体具有光学均匀性好、机械性能好、物化稳定性高、热导性好等优点,是迄今为止重要,也是成熟、主流的激光晶体材料。可以说,掺钕钇铝石榴石的出现使得固体激光器得到了真正的发展,并实现商业化。
  2.Nd:YVO4
  掺钕钒酸钇晶体是一种性能优良的激光晶体,适于制造激光二极管泵浦特别是中低功率的激光器。与掺钕钇铝石榴石相比,掺钕钒酸钇对泵浦光有较高的吸收系数和更大的受激发射截面。激光二极管泵浦的掺钕钒酸钇晶体与LBO,BBO,KTP等高非线性系数的晶体配合使用,能够达到较好的倍频转换效率,可以制成输出近红外、绿色、蓝色到紫外线等类型的全固态激光器。
  3.Ti:Al2O3
  上世纪七八十年代,超快激光主要是采用被动锁模的染料激光器,可以产生亚ps级的短脉冲激光。80年代末期,研究人员发现了可调谐范围为660-1100nm的钛宝石(Ti:Al2O3),其带宽非常有利于实现fs激光脉冲,而且具有受激发射截面大、激光损伤阈值高等优点。
  21世纪初,研究人员采用Kerr透镜被动锁模,获得了平均功率为100mW,脉宽为5,V6fs的激光脉冲,并且*实现了fs脉冲运转下的波长宽带(400nm)调谐。从此之后钛宝石激光器基本上取代了染料激光器在超短脉冲激光领域中的位置,成为了主要的超短脉冲激光振荡源。
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