Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лазер_учмон.doc
Скачиваний:
238
Добавлен:
25.09.2019
Размер:
6.89 Mб
Скачать

2.3. Лазеры на активированных кристаллах

После создания рубинового лазера число лазеров на диэлектрических кристаллах разных типов стало быстро нарастать. В том же 1960 г. был создан лазер на кристаллическом CaF2, активированном ионами трехвалентного урана [1]. Этот лазер генерировал при гелиевых температурах в инфракрасном диапазоне вблизи 2,6 мкм. Затем, эти же авторы получили генерацию ионов самария Sm2+ в CaF2, который стал первым лазерным редкоземельным ионом. Люминесценция кристаллов, активированных редкоземельными ионами, обладает узкими спектральными линиями и, следовательно, долгоживущими возбужденными состояниями ионов. Поэтому кристаллы, активированные редкоземельными ионами, оказались наиболее перспективными активными средами в лазерах с оптической накачкой газоразрядными лампами.

Из редкоземельных ионов наилучшими свойствами обладает неодим. Первый лазер на кристаллах вольфрамата кальция, активированных ионами трехвалентного неодима, работал уже при комнатной температуре и обладал чрезвычайно низким порогом возбуждения по сравнению с рубином [2]. Это связано с тем, что неодимовый лазер работает по четырехуровневой схеме возбуждения.

Наиболее эффективным лазером, нашедшим самое широкое применение оказались лазеры на иттрий-алюминиевом гранате, активированном неодимом [3]. Лазеры на этих кристаллах могут работать с импульсной или непрерывной оптической накачкой и генерировать непрерывную мощность до киловатта.

Лазерная генерация получена более чем у 250 диэлектрических кристаллов и десятков стекол с примесью ионов переходных элементов. Однако, эффективно работающих лазерных сред, нашедших практические применения, немного. Это стекла и кристаллы граната, активированные неодимом, а также сапфир, активированный ионами хрома (рубин) и ионами титана (фемтосекундный лазер).

Таблица. Параметры наиболее эффективных кристаллических лазерных сред.

Лазерная

среда

Длины

волн

генерации

(мкм)

Сечение

на частоте

лазерного

перехода

σ (см2)

Спонтанное

время

жизни

лазерного

перехода, τ

Ширина

спектраль-

ного

контура

усиления, Δν

Показатель

преломления

на частоте

лазерной

генерации, n

Режим

работы.

Средняя или максимальная

мощность

излучения

Nd3+:YAG,

Иттрий-

алюминиевый

гранат, активированный

неодимом

1,064

4ּ 10-19

1,2 мс

120 ГГц

1,82

Непрерывный

До 1 кВт.

Моноимпульсный

~20 МВт

Er3+:SiO2,

Кварцевое

стекло, акти-

вированное

эрбием

1,55

5ּ 10-21

10 мс

4 ТГц

1,46

Непрерывный

100 Вт

Ti3+:Al2O3,

Титан-сапфир

0,66 – 1,18

3ּ 10-19

3 мкс

100 ТГц

1,76

Непрерывный

10 Вт

Cr3+:Al2O3,

рубин

0,6943

2,3ּ10-20

3 мс

11 ГГц

1,76

Моноимпульсный.

~100 МВт