材料的光學(xué)性能ppt課件-資料下載頁
2025-05-07 13:24本頁面
【正文】 準(zhǔn)直的相干波（ 波長 單色激光 ） 。 10. 3 光學(xué)材料 (Optical materials) 10. 3. 1 發(fā)光材料 (Luminescent materials) 發(fā)光材料指用來發(fā)出熒光或磷光的材料 。 例：燈罩涂特制的鎢酸鹽或硅酸鹽 ——水銀輝光放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)出熒光 ——熒光燈。 例：真空管中涂磷光體 ——一定掃描特性的電子束射到磷光體上形成圖像 ——顯示器、顯象管。 一般性能要求：高發(fā)光效率、希望的發(fā)光色彩、適當(dāng)?shù)挠噍x時間和與基體較強(qiáng)的結(jié)合力。余輝時間：一般規(guī)定為激發(fā)去除后發(fā)光強(qiáng)度降低到初始強(qiáng)度的 1/10所用的時間。 熒光材料：主要是具有共軛鍵 （ ?電子 ） 的以苯環(huán)為基的芳香族和雜環(huán)化合物； 磷光材料：主要是具有缺陷的某些復(fù)雜無機(jī)晶體 ，其基體常為金屬硫化物 ， 激活劑常為重金屬 。 基體與激活劑適當(dāng)配合獲得合適的磷光顏色 10. 3. 2 固體激光工作物質(zhì) (Solid workinglaser materials) 包括人工晶體和玻璃 ， 其中加入激活離子 ， 以提供亞穩(wěn)態(tài)能級 ， 一般為四能級激光器 。 Nd3+Y3Al5O12(YAG)和 Nd3+玻璃 ——四能級激光器 。 譜線寬 。 其典型的玻璃基質(zhì)是硅酸鹽 、 磷酸鹽和磷酸氟化物 。 以晶體中的一種組分為激活離子 ——自激活激光晶體 ——激活濃度高 ， 可制成高效 、 小型激光器 半導(dǎo)體激光工作物質(zhì)：體積小 、 效率高 、 運(yùn)行簡單 、 成本低 ， 但單色性差 ——幾乎能夠產(chǎn)生從近紫外到紅外的全部波段的激光 。 可調(diào)諧激光晶體 （ 加 過渡金屬離子 ） ：激光波長在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧 。 優(yōu)質(zhì)大尺寸釓鎵石榴石 NdGd3Ga5O12(NdGGG)輸出功率達(dá) 2～ 3kW——6kW級別的商用激光器 。更高功率的軍用 ， 但還處于技術(shù)封鎖階段 。 10. 3. 3 光導(dǎo)纖維 (Optical fibers) 上世紀(jì) 60年代激光發(fā)現(xiàn) 。 1965年 ， 提出：用石英基玻璃纖維進(jìn)行長距離信息傳遞 ， 將帶來一場通訊事業(yè)的革命 ， 并提出當(dāng)玻璃纖維損耗率下降到20分貝 /公里時 ， 光纖通訊即可成功 。 ——當(dāng)時的光導(dǎo)纖維（光纖）損耗太大，技術(shù)上達(dá)不到實用水平 ——90年代才實現(xiàn)了大規(guī)模的光纖傳輸。 光纖的基本結(jié)構(gòu) 低折射率材料制成的包層 ——包覆高折射率材料制成的芯 ——外加保護(hù)層（保護(hù)層一般用尼龍制成，其折射率高于包層）。 光纜無銅，偷也無用。 芯材料折射率 ng大于包層材料折射率 nc——光線從芯射入包層時的折射角大于入射角 ——入射角大于某一臨界值時，折射角大于 90?——全反射 ——光線始終在芯中經(jīng)多次反射而傳輸，可以做到長距離傳輸后光的強(qiáng)度損失很小。 對光纖材料的性能要求：在一定波段 （ 紅外 、可見光 、 紫外 ） 透明性好 ， 有足夠的力學(xué)性能 ，如抗拉 、 抗彎等性能 ， 對光的吸收率低 ， 信號的衰減損耗 、 失真小 。 光纖材料：玻璃光纖和塑料光纖兩大類，玻璃光纖又可分為石英質(zhì)玻璃光纖和多組份玻璃光纖。 石英光纖：損耗小、抗拉強(qiáng)度高、頻帶寬。 多組份玻璃光纖 ——熔點(diǎn)低、易加工、易獲得大芯徑和大折射率差值的光纖，但其損耗大。 芯材料和包層材料要用不同的玻璃匹配。 塑料光纖：柔韌性好 、 端面易加工 、 價格低廉 、頻譜寬 ， 耐熱性差 、 直徑均勻性差 、 損耗大 。直徑大 ， 用于幾十米內(nèi)的近距離傳輸 。 紫外線、紅外線也可用特殊的光纖傳輸。 光纖中的損耗主要有吸收損耗和散射損耗 。 吸收損耗又分為本征吸收和雜質(zhì)吸收 。 本征吸收：來自離子或原子的電子躍遷所致的光吸收和分子振動所致的紅外吸收，由材料的物理結(jié)構(gòu)決定，不可克服； 雜質(zhì)吸收：來自雜質(zhì)能級決定的選擇性吸收。通過提高純度可降低雜質(zhì)吸收。 散射損耗：改善制備工藝可降低氣泡、雜質(zhì)顆粒、內(nèi)應(yīng)力等所引起的散射。 ——經(jīng)過人們的不懈努力，已經(jīng)用 ?m的波長在硅玻璃纖維中得到了低于 （最低）的損耗。 理論預(yù)測可獲得 。
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