【文章內(nèi)容簡介】 racteristics can be divided into the rare earth ions activation, paramagic ions activation, the color heart and semiconductor laser crystal. Laser crystal is widely used as solid laser material work, has now been found that the crystal hundreds of laser. Oxide of AL2O3 and MgO style and Y2O3: such as Y3Al5O1Gd3SC2Ga3O1 and YAlO3 in posite oxides. YAG laser matrix as a superior, when doped with different rare earth elements show different performance, different doping concentration of laser crystal at the same time also has a great influence. Based on the scientist made a lot of effort, the Nd, Yb, Ho, Tm of rare earth elements, such as doped impurity in the study of the fruits. Although the performance of the crystals has outstanding in military and civil applications, but there is still not perfect or lack of understanding. This article is on the basis of summarizing the predecessor research results e up a better understanding of the development of the laser crystal is insufficient and the outlook for the future research direction Abstract III Keyword: Laser crystal substrate, rare earth elements, activation type of paramagic ions, rare earth ions activation type. 目錄 目錄 1 引言 .............................................................. 1 激光晶體的結構及結構關聯(lián)性能 .............................. 1 摻雜 YAG 晶體生長及其性能 ..................................... 3 ： YAG 激光器的多方用途 ...................................... 6 生物醫(yī)學方面 .............................................. 6 激光雷達方面 ............................................. 6 Nd 摻雜濃度對晶體性能的影響 .................................. 7 2 多摻雜的激光晶體 .................................................. 7 Cr， Tm， Ho： YAG 激光器 ....................................... 7 CTH： YAG 總結和優(yōu)化 .......................................... 8 3 總結及發(fā)展動態(tài) .................................................... 8 總結 ........................................................ 8 YAG 晶體的發(fā)展方向與動態(tài) ..................................... 9 參考文獻 ........................................................... 10 致謝 ............................................................... 11 1 1 引言 激光是原本不存在的，是光受到激發(fā)而產(chǎn)生的具有一些個特殊性質的物質。對于人類對激光的一大發(fā)現(xiàn)成就了 20 世紀以來眾多行業(yè)的較大的發(fā)展和突破，當年物理學家愛因斯坦在對光的研究中發(fā)現(xiàn)，光的理論深且涉及廣泛，其中富含奧妙深不可喻，基本過程可分為 受激吸收 過程、 受激輻射 過程和 自發(fā)輻射 過程。在受激光吸收和自發(fā)輻射躍遷過程外，還存在受激輻射躍 遷過程。電磁波的放大也是美國馬里蘭大學的韋伯利用以上的理論于 1952 年放大的。 梅曼 (T Maiman) 于 1960 年發(fā)明了第一臺紅寶石激光器，標志著量子光學由理論發(fā)展到技術工程， 我國也 于 1961 年研制成功國產(chǎn)首臺 紅寶石 激光器 以來，激光技術被認為是 20 世紀繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術之后的又一重大科學技術新成就。 第一個 YAG 激光器于 20世紀中葉誕生于貝爾實驗室，三年后 CO2 激光器發(fā)展起來，以后應用于不用領域不同行業(yè)的 YAG 激光器相繼出現(xiàn)。發(fā)展到現(xiàn)在摻雜型的眾多激光晶體，但是最受人們歡迎使用的是紅寶石、 Nd： YAG 和釹玻璃，它們服務于不同行業(yè)，受到了人們的一致好評。這其中 Nd： YAG 的應用最為廣泛。以 YAG 為基質的激光晶體在未來的激光發(fā)展中具有非常廣闊的前景。我調(diào)研了多種摻雜 YAG 晶體的 發(fā)展歷程，并對此進行了初步的匯總。 YAG 激光晶體結構及關聯(lián)性能 激光晶體的結構和性能多種多樣，在多樣而復雜的情況下，研究起來非常艱難，但是科學的腳步依然沒有停息而且不斷前行，在研究 YAG 激光晶體是發(fā)現(xiàn)釔鋁石榴石中有 Y3+離子，其鍵為 Y— O 鍵而鍵長為 ，與稀土離子的半徑相差無幾，使得三價稀土離子在其十二面體格拉中有加入作為激活離子，也有過度金屬離子加入八面體格拉。目前以摻雜 Nd3+： YAG、 (Nd3+， Ce3+）： YAG、Nd3+、 Ce3+、）： Tb3+:YAG 和（ Nd3+、 Ce3+）： Cr3+:YAG 最為常見，作為激光工作物質必須具備良好的力學性能、熱學性能和光學性能。 2 因為其有光彈性、機械硬度和熱學參數(shù)等較完美的性質性能，以至于 Nd:YAG 晶體在 27℃時其輸出功率達到相當?shù)母叨?。就現(xiàn)在而言，應用與的閃光燈泵浦，就它的輸出功率在四棒共同運行的情況下已超過 3000W。激光泵浦的 Nd： YAG激光器發(fā)展有了突破，這幾年 Nd： YAG 激光器發(fā)展朝向了二極管激光泵浦。高功率二極管陣列泵浦的板條狀 Nd:YAG 激光器輸出功率已達 ,光轉換效率28%，光束質量高達 2 倍衍射極限。 Nd： YAG 晶體的主要缺點是摻質濃度低，吸收譜線也不寬闊，以至于阻礙了激光效率發(fā)展，使二級管泵浦的研究和發(fā)展更加困難。因為在 808nm 處Nd:YAG 的吸收峰線寬只有 1nm，而典型激光二級管的輸出線寬達 3nm，要實現(xiàn)二級管泵浦 Nd:YAG 激光的穩(wěn)定輸出，必須對二極管激光器的工作溫度進行嚴格控制，這就勢必影響到它的制作成本及其商品化程度。在室溫下可實現(xiàn)連續(xù)和脈沖等多種方式運轉，其中連續(xù)運轉是 Nd。YAG 激光器最好的工作方式，其連續(xù)激光輸出已達到千瓦級。而脈沖輸出也已經(jīng)達到了千兆瓦級的高級水平其中重復頻率達到了 30 次 /s 的超水平，在波長方面是多波長輸出，其中波長屬 最為厲害，利用倍頻，還可能獲得綠光。其中奧秘很多有待于科學的 進一步探索與發(fā)現(xiàn)。 發(fā)明第一臺 YAG激光器的前一 年 ， 其誕生之地第一次報道出了 摻釹釔鋁柘榴 3 石激光晶體 。 第二年 厘米量級的單晶騰空問世，宣告了晶體時代的開始。以后幾年國內(nèi)提拉法的出現(xiàn)解決了 Nd： YAG單晶生長方面的技術問題，奠定了晶體在我國眾多領域發(fā)展的基礎。 1997年，中國計量學院光電子研究所的黃莉蕾等工作人員，使用國產(chǎn)激光晶體，在水溫為 1822℃ ，單脈沖能量為 ~。 摻雜 YAG晶體生長及其性能 激光晶體的生長可采用助熔劑法，實際是從高溫熔體中結晶的方法。利用熔劑在不同溫度對 溶質有不同的溶解度，經(jīng)過一定程序的降溫冷卻，使熔體逐漸地有不飽和狀態(tài)，在過度到飽和狀態(tài)，此時溶液處于熱力學亞穩(wěn)態(tài)，向新相過渡，達到熔制結晶的目的。這種晶體生長方法由于溶液中存在某些不均勻性，如雜質、坩堝表面的不光滑，表面熔劑蒸發(fā)等都是使實際所需的過飽和度大大減少。目前的所用到的晶體生長方法有三種提拉法、