第二讲 固体激光材料课件

1、第二次固体激光材料，1，交流PPT，一代材料，一代器件激光技术发现激光材料发现钛蓝宝石晶体-超高速激光技术，2，交流PPT，激光材料发展趋势，3，交流PPT， 激光材料的主要残奥表及其意义2.1概要2.2红宝石2.3钕钇铝石榴石2.4钕玻璃2.5其他钕玻璃2.6其他固体激光工作物质，5、交流PPT学习，2.1概要， 学习了固体激光工作物质的一般要求基质和活化离子正分高浓度激光晶体多配比敏化工作物质的老化和加工要求，6，交流PPT，光学质量高，缺陷少，内应力小， 只要在入射到材料上不产生波前变形的激光的工作频率范围内是透明的，所导入的活性离子就能够导入具有有效激发光谱和大激发入射截面的高浓度活性

2、离子，具有浓度猝灭效果小、荧光寿命足够长的良好物理、化学和机械性能。 针对固体激光材料的基本要求，提供了7、交流PP，热传导率高，热膨胀系数小，化学稳定性好，机械强度高，耐水性好，熔点高，能承受高功率密度等的制造工艺简单，加工容易，成本低，而且尺寸足够大基材：其作用主要是为活化离子提供合适的晶格场。 决定工作物质的各种物理化学性质的活性离子：发光中心实际上是少量的掺杂离子，被称为活性离子。 激光的波长主要取决于活化离子的能级结构。 8、交流PPT、基体材料、固体基体材料分为结晶与玻璃、陶瓷基体与活化离子的匹配，实际上激光材料的组合数量受到限制。 9、学习交流PPT、晶体，适合作为激光离子的基体

3、晶体选择原则：掺杂后的晶体具有均匀的折射率晶体机械，热性能为高功率工作(热传导率、硬度和抗裂强度)晶格能够接受掺杂离子，使局部晶场达到期望的光谱特性足够尺寸的高品质结晶生长。 对于1300能够均匀熔融的结晶，容易采用适当的生长技术。10、交流PPT、结晶、氧化物磷酸盐、硅酸钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐和铍酸盐氟化物、11、交流PPT、氧化物结晶、蓝宝石(Al2O3)质硬，热传导率高的Al容易被过渡金属离子置换，Al红宝石石榴石性能稳定、质硬、热传导率高的光学各向同性为钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG )、镓石榴石Gd3Ga5O12(GGG )和镓钪铝石榴石g d3s c2al3o 12 Nd3:Y

4、AG，阈值低，增益高，处于固体激光材料的垄断地位，也可以在YAG中添加铒Er3、铥Tm3、钬Ho3和镱Yb3。 同时配合Cr3的Nd:GSGG，可以提高闪光灯的吸收。 学习了12、交流PPT、氧化物晶体、3 .铝酸钇YAlO3(YAP) Y2O3和al2o3、1:1的混合物，负单轴晶体的线偏振光输出生长快的物理和机械性质与YAG类似，可以选择不同的晶体方向，得到不同的光谱特性，实现高增益学习13、交流PPT、结晶氧化物、4 .硫氧化物稀土硫氧化物，如硫氧化镧、硫氧化镥、硫氧化钇，均具有相同的晶体结构，为单轴晶体。 稀土活化离子可以在稀土硫化物基质中形成任意浓度的固体硫氧化镧、硫氧化镥、硫氧化钇

5、、硫氧化钆。 Nd:LOS(La2O2S )在1.075um波长下的激光迁移截面为Nd:YAG的约1/3。 学习交流PPT、磷酸盐和硅酸盐晶体，配合Nd3氟磷酸钙Ga5(PO4)F3，阈值低，梯度效率高，硬度低，易形成色心，热传导率低，易引起热应变。 硅磷灰石CaLaSOAP质硬，热传导率低，是YAG的1/9。贮藏为YAG的5倍，结晶生长速度为3mm/h。 光学质量好。 对激光损伤的阈值低。 五磷酸钕盐类、YNdP5O14、LaNdP5O14和ScNdP5O14、高增益。 例如，ScNdP5O14可以实现用mW氩离子激光泵的阈值功率。 学习15、交流PPT、钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐和铍酸盐、Nd

6、配方的CaWO4、YAG以前常用的基体材料。 加入Na，补充电荷。 质量脆。 钠稀土钨酸盐和钼酸盐NaLa(MoO4)2、NaGd(WO4)2、NaNd(WO4)2掺杂了Nd，观测到了激光作用。 掺杂Nd的YVO4的阈值低，结晶生长困难。 感应辐射截面大，二极管泵波长吸收高。 铍酸盐La2Be2O5(BEL )容易生长，截面和热传导率远小于YAG，因此不实用，Nd:BEL为双轴结晶，折射率系数为正负，能够通过设定修正光路去除热透镜效应。 16、学习交流PPT、氟化物晶体，添加Nd，氟化钇锂YLiF4(YLF )单轴晶体的偏振输出荧光寿命为YAG的2倍，储能高，热机械性能比YAG、17差，学习交

7、流PPT、玻璃，尺寸大。 长1m，直径10cm的棒可以生产直径90cm，厚度数厘米的堆栈。 具有优良的光学品质，波面变形小，制造容易，光学研磨容易，荧光宽度宽，阈值高烧传导率低，热致双折射引起的光学变形严重。 可以混合Nd3、Yb3、Er3、Tm3和Ho3。 学习了18、交流PPT、2.1.3固体工作物质、美国国家点火装置用磷酸盐玻璃、19、学习交流PPT、多晶陶瓷、Nd:YAG陶瓷微结构、ann.rev.mater.reev交流PPT，陶瓷特性、制造周期短学习高浓度掺杂的光学性能优异的热性能、21、交流PPT，激活离子，稀土类离子钕(Nd3)在100种以上的基质中得到激发发光，在实现了0.9

8、um、1.06um的1.531.66um内实现激光发光，这是人眼常用的Er3:YAG敏化，最易振动，输出波长为2.9um。 钬(Ho3)掺杂Er:Tm:Ho的YAG和YLF，输出波长2um掺杂Cr代替Er增感，Cr:Tm:YAG激光可以有效地吸收闪烁泵的泵能。 输出波长2.1um。 学习交流PPT，激活离子，稀土离子铥(Tm3)会同Cr及Ho一起实现YAG、YLF的高效闪光灯及二极管泵激光输出。 二极管泵Tm:YAG实现2.01um输出二极管泵Tm:Ho:YAG实现2.09um输出高效闪速泵Cr:Tm:YAG实现1.945um和1.965um的可变输出Pr3、镓Gd3、铕Eu3 学习交流PPT

9、，活化离子，2 .在锕系元素中配合0.05%铀(u )的CaF2激光成功，输出2.6um。 学习过渡金属铬(Cr3)红宝石(Cr3 :AL2O3)、紫蓝宝石(翡翠、金翡翠、翡翠、Cr3:BeAl2O4)钛(Ti3)钛蓝宝石(钛蓝宝石)、24、交流PPT，得到正分高浓度没有明显的浓度猝灭效果的高掺杂效率、低阈值过磷酸盐、NdP5O14、CeP5O14、PrP5O14偏磷酸盐、LiNdP4O12、NaNdP4O12、KNdP4O12、正磷酸盐、na3nd (po4)2) ndcr (b 4、学习r5nd(moo4)4、25、交流PPT，有很多掺杂和增感，增感是指结晶中除了发光中心的活化离子以外，增

10、感剂的主要作用是吸收活化离子吸收的光谱能量，使吸收能转变为活化离子。 双掺杂或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。 26、交流PPT，学习工作物质的劣化和破坏，输出效率过大达到50%以上，称为工作物质的劣化。劣化的原因是，(1)由于色心吸收光泵的紫外光的作用，工作物质的颜色发生一部分或者全部变化。 例如红宝石从粉红变为橙色或茶色，Nd3 :YAG从淡紫色变为褐色红色，钕玻璃从紫红色变为褐色等，这种现象称为色心。 (2)如果杂质离子改变价数而杂质离子改变价数，则产生对激光照射的自吸收，激光有可能衰减。 1、劣化、27、交流PPT的学习、工作物质的劣化和破坏、破坏阈值影响因素工作物质本身：内部、表面脉冲

11、宽度谐振器是否有焦点、28、交流PPT的学习、3 .如何避免破坏、表面加工品质、 例如，注意损伤，尽量加长脉冲宽度，防止在工作物质的内部或附近有聚光中心，尽量采用发散光束或光强度均匀、宽的粗光束通过工作物质，提高表面加工质量，注意不要让灰尘和其他物质污染工作物质端面。 学习、交流PPT，工作物质的几何尺寸和加工要求，形状：圆柱棒、矩形片、圆板圆柱棒的长径散热，表面积大，散热好的阈值，棒细长，阈值低的经验： 10:120:1端面平行度，510粗糙度60-的交流PPT，2.2红宝石，3 学习Cr3 :Al2O3六方晶系、负单轴晶体(none )粉红提拉法的成长，可以得到大尺寸晶体、红宝石物理、化学

12、特性、32、交流PPT、红宝石激光器性能吸收光谱、35、学习交流PPT、红宝石激光器性能主要光谱线宽0.010.1nm。 在接收和检测容易结晶升温时(超过50 )，荧光量子效率显着降低，光谱宽度变大，激光器输出电平降低，振动停止，因此应该采取冷却措施的激发效率低，不适合连续作业的输出的发散角大，一般约310 学习交流PPT，中国第一颗红宝石激光器(1961)-“小球照明红宝石”激光器是当时的激发方式，比国外激光器具有更好的激光效率，38、交流PPT、红宝石激光器的第一次医学成功是眼内手术，无需切开眼球。 1962年红宝石激光重新连接患者脱落的视网膜和眼球，恢复了视力。 39、交流PPT、红宝石

13、激光医学应用、皮肤科：用于照射治疗的激光去痣和激光美白：红宝石激光波长为694.3nm的可见红光，该波长的激光最难被氧化血红蛋白吸收，黑色素的吸收率高。 激光脱毛：临床上常用其长脉冲模式，深入皮肤真皮层，破坏毛囊，永久去除身体多才多艺的毛发，40，学交流PPT，全息实验，红宝石脉冲激光拍摄的刚出壳的小鸡反射全息图。41、交流PPT、2.4钕玻璃、42、交流PPT、Nd:Glass的物理化学特性、硅酸盐、磷酸盐、氢氟酸盐、硼酸盐掺杂浓度高，1wt5wt光学均匀性优异的各向同性能够得到各种形状和尺寸，43国内的自主知识激光波长： 1054 nm激发出射截面：4.010-20 cm2以上能量状态寿命

14、： 340 us荧光光线宽： 20 nm动态损耗：0.5% /cm，45、学习交流PPT、nd33601. 37um吸收带宽和荧光光线宽均增加，46、学习交流PPT， 学习nd 3360玻璃激光性能吸收光谱，47，交流PPT，学习nd 3360玻璃激光性能主要残奥仪，48，交流PPT，nd 3360玻璃在激光中的交流PPT，红宝石，Nd:YAG和nd 3360 学习交流PPT，2.5其他掺钕的工作物质，一、Nd:YAP二、Nd:YLF三、Nd:GGG四钕铝酸钇晶体Nd3:YAlO3正交晶系，双轴晶体直线偏振光输出物理机械性质与YAG相似，52，交流PPT 学习nd3360yap的物理化学特性，

15、学习53，交流PPT，nd3360yap的激光性能吸收光谱，学习54，与nd 3360 YAG类似，能够高输出的偏振光输出为1.079um和1.37um，2色输出破坏阈值低，热效果比nd 3360 YAG低学习nd3360ylf，学习添加了氟化钕锂Nd:YLiF4的单轴结晶偏振光输出机械和热性能比交流PPT，nd3360ylf的物理化学特性，学习57，交流PPT，nd3360ylf的激光性能能级构造，学习58，交流PPT， 学习nd3360ylf的激光性能主要残奥表，学习59，学习交流PPT，nd333330大储能有利于二极管泵中能量q开关输出q开关振荡器的放大器结构，60，交流PPT，三，Nd:GGG，石榴石晶体： gd3g a5 得到了学习gd3sc2al3o12(gsag)gd3scga3