無機非金屬類功能材料簡介-展示頁
2025-05-27 09:35本頁面
【正文】 。 激光光纖是摻有一定濃度激活離子、在某特定波長光的激勵下能產(chǎn)生激光的光導纖維，又稱激活光纖。傳感光纖是在傳感器中作為功能元件的光導纖維。 通信光纖是光導纖維最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，而功能光纖則是有開發(fā)前途的領(lǐng)域。 * 光導纖維種類繁多， 按化學組成分為：石英玻璃光纖、鹵化物光學纖維、硫系玻璃光纖和塑料光纖。 梯度型光導纖維的纖芯折射率從中心軸線開始向徑向逐漸減小 (約以半徑的二次方的反比例遞減 )，因此入射光線進入光纖后，偏離中心軸線的光將呈曲線路徑向中心集束傳輸。 2） 光導纖維的種類 形成波導傳輸?shù)睦w維結(jié)構(gòu)有 階躍型 和 梯度型 兩類。 光在光導纖維中傳播的基本原理是全反射。 5．半導體激光材料 光纖材料 1） 結(jié)構(gòu)和原理 光導纖維由纖芯和包層兩部分組成。這類激光器的特點是體積小、效率高、運行簡單、便宜。這種激光器也是唯一能在常溫下連續(xù)工作，且有較大功率的固體激光器。具有良好的力學、熱學和光學性能。因此紅寶石激光器在激光器基礎(chǔ)研究、強光 (非線性 )光學研究、激光光譜學研究、激光照相和全息技術(shù)、激光雷達與測距技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。 紅寶石的激光發(fā)射波長為可見光 — 紅光的波。摻雜時不需電荷補嘗，但它們的熔點均高，制取優(yōu)質(zhì)單晶都較困難。 2) 含氧金屬酸化物晶體 這類材料是較早研究的激光晶體材料之一，均以三價稀土離子為激活離子，如 CaWO4， CaMnO4， LiNbO4， Ca(PO4)3F等。但是，它們大多要在低溫下才能工作。激光的波長是由激活離子的種類決定的。激活離子的作用是在固體中提供亞穩(wěn)態(tài)能級，由光泵作用激發(fā)振蕩出一定波長的激光。在熱平衡狀態(tài)，高能級上的粒子數(shù)總是小于低能級上的粒子數(shù)，產(chǎn)生激光作用的必要條件是使原子或分子系統(tǒng)的兩個能級之間實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。受激發(fā)射產(chǎn)生的光就是激光。假 如原子處于高能態(tài)，然后躍遷到低能態(tài)，則它以輻射形式發(fā)生能量。原意表示光的放大及其放大的方式，現(xiàn)在用作由特殊振蕩器發(fā)出的品質(zhì)好、具有特定頻率的光波之意。光學介質(zhì)材料從形態(tài)及組成上可分為 5類：光學玻璃、光學晶體、光學塑料、光學薄膜和光學纖維。 光學材料簡介 ★ 光學介質(zhì)材料可以以折射、反射和透射的方式改變光線的方向、強度和位相，使光線按預(yù)定的要求傳輸；也可以吸收或透過一定波長范圍的光線而改變光線的光譜成分。如吸收、反射、全反射、透射、折射、色散、散射以及各種現(xiàn)象中有關(guān)光偏振態(tài)改變的效應(yīng)等。第三章 無機非金屬類功能材料簡介 概述 材料的光學性質(zhì)是光與材料的相互作用而使材料所表現(xiàn)出的特性。如果光與材料相互作用的光強較弱，場強的線性項起作用，光與材料的相互作用就產(chǎn)生各種線性光學效應(yīng)。這種利用線性光學效應(yīng)傳輸光線的材料為光學介質(zhì)材料 (optical medium materials)。其主要性能參數(shù)有兩個：光譜通過率和光學色散，即不同波長下的透過率和折射率。 激光材料 激光，又名鐳射 (LASER)，來源于經(jīng)受激輻射引起光頻放大的英文（ Light Amplification by Stimulated Radiation的縮寫。 光的產(chǎn)生總是和原子中電子的躍遷有關(guān)。一個具有能量等于兩能級間能量差的光子與處于高能態(tài)的原子作用，使原子轉(zhuǎn)變到低能態(tài)同時產(chǎn)生第二個光子，這一過程稱為受激發(fā)射。 * 當光入射到由大量粒子所組成的系統(tǒng)時，光的吸收、自發(fā)輻射和受激輻射三個基本過程是同時存在的。 ★ 固體激光器材料 1．激活離子 固體激光工作物質(zhì)要在基質(zhì)晶體中摻入適量的激活離子。目前激活離子來自三價和二價的鐵系、鑭系和錒系元素。 2．基質(zhì)晶體 基質(zhì)晶體基本上有三類： 1) 氟化物晶體 這類晶體熔點較低，易于生長單晶，是早期研究的激光晶體材料，如 CaF2， BaF2，SrF2， LaF3， MgF2等。所以現(xiàn)在較少應(yīng)用。 3) 金屬氧化物晶體 這類晶體如 Al2O3， Y3Al5O12，Er2O3， Y2O3等，摻入三價過渡族金屬離子或三價稀土離子構(gòu)成激光晶體，應(yīng)用較廣，研制最多。 紅寶石是世界上第一臺固體激光器的工作物質(zhì)，它是由剛玉單晶 (α Al2O3)為基質(zhì)，摻入 Cr3+激活離子所組成的。這一波長的光，不但為人眼可見，而且對于絕大多數(shù)的各種光敏材料和光電探測元件來說，都是易于進行探測和定量測量的。 3．紅寶石激光晶體 (Al2O3:Cr3+) 4．釹釔鋁石榴石激光晶體 (YAG:Nd3+) 激光工作物質(zhì)是 Y3Al5O12作為基質(zhì)， Nd3+作為激發(fā)離子。軍用激光測距儀和制導用激光照明器都采用釹釔鋁石榴石激光器。 半導體激光器是固體激光器中重要的一類。
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