玻璃小百科——激光玻璃

【中玻網(wǎng)】激光玻璃是一種以玻璃為基質(zhì)的固體激光材料。它廣泛應(yīng)用于各類型固體激光光器中，并成為高功率和高能量激光器的主要激光材料。
　　
　　激光玻璃由基質(zhì)玻璃和激活離子兩部分組成。激光玻璃各種物理化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)玻璃決定，而它的光譜性質(zhì)則主要由激活離子決定。但是基質(zhì)玻璃與激活離子彼此間互相作用，所以激活離子對(duì)激光玻璃的物理化學(xué)性質(zhì)有一定的影響，而基質(zhì)玻璃對(duì)它的光譜性質(zhì)的影響有時(shí)還是相當(dāng)重要的。作為激光玻璃的基質(zhì)玻璃，目前大多采用光學(xué)玻璃，然而并不是任何一種光學(xué)玻璃接入任何一種激活離子都適合作激光玻璃，激光玻璃必需滿足那些基本要求呢?概括起來(lái)有以下幾點(diǎn)：​
　　
　�。�1）激活離子的發(fā)光機(jī)構(gòu)中必需有亞穩(wěn)態(tài)，形成三能級(jí)或四能縱機(jī)構(gòu)；并要求亞穩(wěn)態(tài)有較長(zhǎng)壽命，使粒子數(shù)易于積累達(dá)到反轉(zhuǎn)。為使激光玻璃有較高的效率和低的振蕩值，從能級(jí)機(jī)構(gòu)來(lái)講，四能級(jí)優(yōu)于三能級(jí)。而當(dāng)終態(tài)能級(jí)與基態(tài)能級(jí)之間能量間隔大于1000厘米-1時(shí)，在室溫下終態(tài)能級(jí)幾乎是空因此，在室溫下泵浦也易于產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。目前已在玻璃中產(chǎn)生激光的各種激活離子，以Nd3+離子較佳，其為四能級(jí)機(jī)構(gòu)，激光躍遷的終態(tài)與基態(tài)能級(jí)的間距約為1950厘米。
　　
　　​（2）激光玻璃必需有各種適串的光譜性質(zhì)。其中包括吸收光譜性質(zhì)，要求在激發(fā)光源的輻射光漸內(nèi)有寬而多的吸收帶，高的吸收系數(shù)，吸收光譜帶與光源的輻射帶的峰值盡可能重迭，這樣有利于充分利用激發(fā)光源的能量；熒光光譜性質(zhì)，一般要求它的熒光譜帶少而窄，這樣輸出能量不致分散；同時(shí)為使吸收的激發(fā)光能量盡可能多地轉(zhuǎn)化為激光能量，還要求熒光的量子效率盡可能高，內(nèi)部的能量損耗盡可能小。​
　　
　　（3）激光基質(zhì)玻璃必需有良好的透明度，尤其是對(duì)激光波長(zhǎng)的吸收應(yīng)盡可能低�；|(zhì)玻璃的透明度高，就能使光泵的能量充分地被激活離子所吸收，轉(zhuǎn)化為激光。透明度降低就增加了基質(zhì)對(duì)光泵能量的吸收，而使激光玻璃溫度升高，這會(huì)帶來(lái)一系列缺點(diǎn)。目前光泵的輻射譜帶大部分位于可見(jiàn)光及近紫外和紅外區(qū)域，所以必須選擇在該區(qū)域透明的材料。在無(wú)機(jī)玻璃中以氧化物和氟化物玻璃較為適宜�；|(zhì)玻璃中若含有鐵、銅、鉛、錳、鉆、鎳等過(guò)渡金屬元素的化合物．在近紫外到紅外都有強(qiáng)的吸收，會(huì)使基質(zhì)玻璃的透明度下降。在玻璃中引起激光波長(zhǎng)吸收的主要來(lái)源是雜質(zhì)。​
　　
　　（4）激光玻璃必需有良好的光學(xué)均勻性。激光玻璃的光學(xué)不均勻性使光線通過(guò)玻璃后波面變形和產(chǎn)生程差，促使其振蕩閾值升良效率降低，發(fā)散角增加。
　　
　　​（5）激光玻璃必需有良好的熱光穩(wěn)定件。激光器工作時(shí)由于激活離子的非輻射躍遷損失和基質(zhì)玻璃的紫外、紅外吸收光泵的一部分光能轉(zhuǎn)化為使玻璃溫度升高的熱能。同時(shí)，由于吸熱和冷卻條件的不同在棒的徑向就會(huì)出現(xiàn)溫度梯度。這些因素除導(dǎo)致激光玻璃的光學(xué)均勻性降低而影響激光性能外，甚至?xí)辜す獗涣в捎跓釞C(jī)械性能不好而損壞。
　　
　　​（6）激光玻璃必需有良好的物理化學(xué)性能。除了以上幾點(diǎn)要求外，為了便于制造、加工和使用，還要求激光玻璃具有良好的物別化學(xué)性能。這包括失透傾向小，化學(xué)穩(wěn)定性高。有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的光照穩(wěn)定性和熱導(dǎo)性等。失透傾向高的玻璃使玻璃制造，尤其是大塊玻璃的生產(chǎn)工藝帶來(lái)困難，并難于得到光學(xué)均勻性高的被璃。​