ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР

Лазер, в котором активная среда представляет собой кристаллич. или аморфную основу (матрицу), содержащую активные ионы (ионы-активаторы), энергетич. уровни которых используются для создания инверсии населённостей. В качестве матриц в Т. л. применяют монокристаллы (корунд, флюорит, алюмоиттриевый гранат, берилл и др.), а также стёкла разл. составов. Осн. требования, предъявляемые к матрицам: высокие оптич. однородность и механич. прочность, хорошая теплопроводность, технологичность, устойчивость к излучению накачки. В качестве ионов-активаторов используют ионы редкоземельных и др. переходных элементов периодич. системы Менделеева - группы железа, лантаноиды и актиноиды. Оптич. квантовые переходы между энергетич. уровнями незаполненных электронных оболочек в этих элементах дают линии поглощения и излучения (люминесценции) в УФ, видимой и ИК областях спектра.

В случае крист. матриц ионы-активаторы должны изоморфно входить в крист. решётку матрицы. Для этого ионный радиус ионов-активаторов должен быть близок к радиусу одного из ионов крист. решётки. Взаимодействие ионов-активаторов с внутрикристаллическим полем определяет ширину спектральных линий оптич. квантовых переходов, квантовый выход люминесценции, интенсивность и положение этих линий. Оптимальными для лазеров оказываются определённые сочетания крист. матрица - ион-активатор. В случае стеклянных матриц ионы-активаторы входят в стекло в качестве его компонента. Случайное распределение соседних атомов, окружающих ионы-активаторы, вызывает уши-рение линий излучения, уменьшение времени жизни возбуждённого состояния и уменьшение квантового выхода. Максимально допустимая концентрация ионов-активаторов в кристаллах и стёклах ограничивается безызлучат. дезактивацией возбуждённых уровней - эффектом концентрац. тушения люминесценции. Крист. лазерные материалы всегда превосходят стёкла по теплопроводности, а в ряде случаев - по прочности и твёрдости.

Кроме того, ширина линий поглощения и люминесценции крист. лазерных материалов уже, чем у материалов на основе стекла. Однако оптич. качество, однородность легирования кристаллов, как правило, хуже, чем у лазерных материалов на основе стекла; по максимально достижимым размерам активные элементы из стекла также превосходят крист. элементы.

Срок службы Т. л. определяется в основном временем деградации оптич. элементов (снижением световых характеристик лампы накачки, разрушением активных элементов лазерных затворов, диэлектрич. покрытий зеркал и т. д.) и обычно составляет: для Т. л. на кристаллах, работающих в импульсном режиме, импульсов, работающих в непрерывном режиме,- неск. сотен часов; для Т. л. на стёклах (работают только в импульсном режиме) импульсов.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.