Giới thiệu “linh hồn” của laser trạng thái rắn

Giới thiệu “linh hồn” của laser trạng thái rắn

Chính thốnglaser trạng thái rắnnguyên vật liệu

Cốt lõi của bất kỳ laser nào là chất làm việc của laser, và chất làm việc của laser trạng thái rắn là chất làm việc của laser trạng thái rắn.tia laserVề cơ bản, vật liệu này ở dạng rắn. Hầu hết các vật liệu laser trạng thái rắn được cấu tạo từ ma trận tinh thể và các nguyên tử hoặc ion được pha tạp có hoạt tính laser, trong khi ma trận vô định hình (thủy tinh) tương đối hiếm. Sự phát triển mới nhất trong công nghệ chế tạo gốm sứ được kỳ vọng sẽ mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của các vật liệu laser chất lượng cao với chi phí thấp, có thể được chế tạo với kích thước lớn hơn nhiều so với vật liệu tinh thể.

Vật liệu cốt lõi thường được sử dụng trong laser trạng thái rắn

Hồng ngọc: Thành phần hóa học của nó là oxit nhôm pha crom (Cr:Al₂O₃). Hồng ngọc nhân tạo có thành phần hóa học tương tự như hồng ngọc chất lượng đá quý, nhưng có độ tinh khiết và chất lượng cao hơn. Chúng có màu hồng và bước sóng laser là 694,3 nanomet.

2. Neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG): Là tinh thể nhân tạo, có bước sóng laser 1064 nanomet, thuộc vùng ánh sáng cận hồng ngoại, hoàn toàn vô hình và không gây hại cho mắt. Nd:YAG hiện là vật liệu laser trạng thái rắn được sử dụng rộng rãi nhất, vượt xa ruby. Lý do cốt lõi là ngưỡng laser của nó thấp hơn, và nó có thể đạt được năng lượng đầu ra cao hơn với cùng một năng lượng đầu vào.

3. Yttrium vanadate pha tạp neodymium (Nd:YVO₄) Thường được gọi đơn giản là “vanadate”, vật liệu này đã trở thành lựa chọn ưu tiên cho các laser trạng thái rắn bơm diode công suất thấp đến trung bình (lên đến vài watt) nhờ tiết diện phát xạ kích thích lớn, ngưỡng laser thấp và đặc tính đầu ra phân cực. Bước sóng hoạt động là 1064 nanomet và 1340 nanomet, và sau khi nhân đôi tần số, nó có thể tạo ra laser có bước sóng 532 nanomet và 670 nanomet.

4. Thủy tinh pha Neodymium (Nd:Glass): Sử dụng thủy tinh vô định hình làm chất nền, các đặc tính laser của nó tương tự như Nd:YAG. Nhược điểm chính của nó là độ dẫn nhiệt tương đối thấp, chỉ bằng 1/10 so với tinh thể, khiến việc làm mát trong các ứng dụng công suất cao trở nên khó khăn. Tuy nhiên, ưu điểm của nó nằm ở chỗ có thể chế tạo thành môi trường laser với đường kính vượt quá một foot, kiểm soát hiệu quả mật độ năng lượng, tránh làm hỏng các thành phần quang học ở mức kilojoule.laser xungvà có chi phí tương đối thấp.

Các vật liệu laser trạng thái rắn quan trọng khác bao gồm vật liệu pha tạp erbium: trong đó có garnet nhôm yttrium pha tạp erbium (Er:YAG, bước sóng đầu ra 2940 nanomet) và thủy tinh pha tạp erbium (Er:Glass, bước sóng đầu ra 1540 nanomet). Vật liệu pha tạp holmium: trong đó có garnet nhôm yttrium pha tạp holmium (Ho:YAG), florua yttrium lithi pha tạp holmium (Ho:YLF) và thủy tinh pha tạp holmium (Ho:glass, bước sóng đầu ra từ 2000 đến 2100 nanomet). Vật liệu pha tạp Thulium: bao gồm garnet nhôm yttrium pha tạp Thulium (Tm:YAG), garnet nhôm lutetium pha tạp Thulium (Tm:LuAG) và lithium yttrium fluoride pha tạp đồng thời Thulium và Holmium (Tm,Ho:YLF, bước sóng phát ra từ 2000 đến 2030 nanomet). Vật liệu pha tạp Ytterbium: chẳng hạn như kali gadolinium tungstate pha tạp Ytterbium (Yb:KGW, bước sóng phát ra từ 1025 đến 1045 nanomet). Alexandrite (bước sóng phát ra từ 655 đến 815 nanomet). Sapphire pha tạp Titan (Ti:Sapphire, bước sóng phát ra từ 840 đến 1100 nanomet).