摻Nd釔鋁石榴石激光材料

1、Nd:YAG 摻釹釔鋁石榴石晶體 學號：3110707047 姓名：黎學品工作物質(zhì)是激光器的核心，它的主要作用有2個方面，一個是發(fā)出激光，另一個是作為介質(zhì)傳播光束。對工作物質(zhì)有一定的要求：有寬而多的吸收帶，亞穩(wěn)定有較長的壽命產(chǎn)生激光時，相應的低能級高于基態(tài)能級。固體激光器的工作物質(zhì)由兩部分構成：激活粒子（真正產(chǎn)生激光的離子）基質(zhì)材料（傳播光束的介質(zhì)）。 晶體激光器 玻璃激光器Nd:YAG激光（Neodymiumdoped Yttrium Aluminium Garnet;Nd:Y3Al5O12或稱之為釔鋁石榴石晶體）,釔鋁石榴石晶體為其激活物質(zhì)，晶體內(nèi)Nd原子的含量為0.61.1%， 屬固體激

2、光，發(fā)射激光為 紅外波長1.064um.屬四能 級系統(tǒng)。釔鋁石榴石（3512）屬立方晶系，其晶格常數(shù)為0=1.2002nm它的分子式結構又可寫成34(4)3，其結構模型見圖 Nd:YAG激光器是目前最常用的一類固體激光器，摻釹釔鋁石榴石的參量特別有利于激光作用的產(chǎn)生，YAG基質(zhì)硬度高、光學質(zhì)量好、熱導率高；YAG的立方結構也有利于產(chǎn)生窄的熒光譜線，從而實現(xiàn)高增益,低閾值的激光運轉。由于受到雜質(zhì)分凝系數(shù)及尺寸的限制, 輸出功率小, 發(fā)光效率低, 從而妨礙了單晶的應用。近年來將N d: YAG 做成透明的多晶陶瓷, 逐步克服了這方面的缺點。固相反應法固相反應法透明陶瓷作為一種多晶結構材料，制備過程

3、中，伴隨著氣孔、雜質(zhì)和晶界等結構缺陷的形成、遷移和消失，這些缺陷的存在都會對光的傳輸產(chǎn)生一定得影響。氣孔是影響透明陶瓷光學質(zhì)量最主要的因素，研究表明，氣孔所引起的光損耗占所有損耗的絕大部分，徹底消除材料內(nèi)部氣孔，可明顯改善材料光學質(zhì)量。雜質(zhì)來源主要包括：（一）實驗原料本身所包含以及實驗操作過程所帶入雜質(zhì)；（二）實驗過程所用燒結助劑、添加劑以及稀土離子摻雜均被視為雜質(zhì)引入。多晶陶瓷中晶粒取向是隨機分布，當光通過材料內(nèi)部，光從一個晶粒進入相鄰的另一個晶粒，如果晶粒間存在雙折射或者有晶間相存在，將對光產(chǎn)生界面反射和折射，降低材料的光學透過率。2005 年,達信系統(tǒng)公司的研究人員研制的N d: YAG

4、 激光器獲得了創(chuàng)紀錄的5 kW 功率輸出, 持續(xù)工作時間達到10 s，目前,美國已經(jīng)開發(fā)出激光輸出功率更高的固體激光器。材料的制備工藝也有較大的進步。D.Hreniak 等報道了采用低溫高壓( LT HP) 法制備摻Nd( 原子分數(shù)4%) 的Nd: YAG 透明陶瓷, 發(fā)光性能也比較好。中國科學院上海硅酸鹽研究所和山東大學研究的有關材料已經(jīng)獲得了激光輸出上海硅酸鹽研究所透明Nd: YAG 陶瓷的輸出功率達到了10 W, 這是我國目前見諸報道的最高水平,在光學領域,Nd: YAG 透明陶瓷是非常優(yōu)秀的激光基質(zhì)材料。目前, 透明Nd: YAG 陶瓷激光材料的應用發(fā)展方向主要有: 采用高原子分數(shù)材料發(fā)展高效、高功率微