справочник (550668), страница 101
Текст из файла (страница 101)
В люминесценции участвуют не все частицы, входящие в состав лазерного вещества. Если в люминесценции участвуют частицы, не входящие в основной состав лазерного вещества, то нх совокупность называют активатором, а остальное — матрицей. Для того чтобы имела место люмннесценцил, активные частицы должны быть возбуждены. Лазерный эффект может возникнуть в том случае, если в энергетическом спектре часпщы ниже уровня нлн полосы возбуждения находится уровень, безызлучательные переходы с жпорого маловероятны, т.
е. квантовый выход люминесценции близок к единице. На этом люминесцирующем уровне, называемом верхним лазерным уровнем, создвегса инверсная юселенность. Желательно, чтобы нижний лазерный уровень, на который попадает частица в результате вынужденного нзкучения, имел низкую заселенность, т.
е. чтобы он не был основным и опустошалса как можно быстрее с помощью безызлучательных переходов. 546 Табяияа 7. 77. Основные свойства диэлектрических лазерных крмсталлев 1141 УА!Оз УзА!80зз А180> /3 „-РЬит зе ас 0 5176' Ьс 0 6307' се=07355 163,88 0 ь-/аЗИ ае" 1,2008 6 (Зьз- ЯЗс ае = 0 47628' Ь =1,30032 Пространственная группа Параметры элементарной ячейки (без еятнеатора), нм Относительная молекулярная масса Плотность 7, т/и: без пятя вазова с ионами )46 з+ с ионами Сг Упругие постоянные, ГПе 593,59 101,59 5,35 4,55 4,55 3,98 3,92 С„=496,8' Сзз 498 1' См 147 4:Сп 163 6' Сп=!10,9; Сы=-23,5 С, =333; С, =1!1; Сы 115 171-205 220 Временное сопротивление,МПа Температура, С: плаялснмя ! 930а20 -2040 - 3500 662-677 1850ь30 кипенна хараятсрнстпчсская Тсплопрояолность, Вт/(ы. С); без активатора з+ с нонаын Хд Удельная теплоеыкость, Дж/(кг С) 427-477 23.1 осн с, 25 0 осн с 13 11-14 580-630 420 547 !8' Лазерный эффект получен в трех средах: твердых телах, жидкостях и газах, включая чистые газы н пары металлов.
Соответственно различают твердотельные, жидкостные и газовые лазеры. Отдельную группу составлиот полупроводниковые лазеры. Наибольшее практическое использование получили твердотельные лазеры — лазеры на кристаллах и стеклах. Широкое использование твердотельных лазеров объясняется тем, что онн обладают наиболее благоприятной совокупностью важнейших параметров — возможностью получения высоких энергетических параметров генерации, способностью работать в разнообразных режимах и надежностью.
Из большого числа диэлектрических кристаллов, на которых получен лазерный эффект, практическое применение в коммерческих лазерах нашли кристаллы, наиболее полно удовлетворяющие всем современным требованиям квантовой электроники. Это активнрованный неодимом иттрийз+ алюминиевый гранат УзА18ОП-Хд, акпшированный вводимом алюминат нтзрия з+ з+ УзА108-ХЙ, а также рубин А18Оз-Сг .
В этих кристаллах удачно сочетаются удовлетворительные спектрально-генерационные свомстаа с такими необходимыми свойствами, как механическая прочность, твердость, значительнал теплопроводность н прозрачность в широком спектральном диапазоне. Основные характеристики этих кристаллов приведены в табл. 7.77. Перспективным материалом длл использования в твердотельных лазмрах являются кристаллы гадолиний-скандий-гаплиевого граната с хромом н вводимом, иа которых были созданы лазеры, обладающие рекордными параметрами. Охончанне еабл.
7. 77 Стеклообразные лазерные материалы принадлежат к классам неорганических оксидных и фторндных стекол. Стекло, как материал для лазеров, имеет ряд преимуществ по сравнению с диэлектрическими кристалламн. Стекла можно получать в большем объеме прн сравнительно низкой стоимости и кзготовлвть изделия практически любой формы и размеров. Имеется возможность нзмеюпь в значительных пределах физикохнмическне н спектрально-люминесцентные характеристики стекла с целью их оптимизации. К недостаткам относятся низкая теплопроводность, худшие механические свойства (меньшие твердость, модуль упругости, прочность), чем у монокрисгвллических лазерных материалов.
Кроме того, у стекол существенно меньше сечение индуцированного излучения. Этот фактор оказываетсв полезным при работе активных элементов в режиме усиления и модулированной добротности, особенно в мощных системах, так кзк он позволяет получить большую энергщо излученна с одного элемента. В качестве лазерных стекол используют силикатные, фосфатные, фторбериллатные, боратные, фторфосфатные, германатные и тому подобные стекла, активированные РЗМ и вводимом.
Освоены силикатные (ГЛС-1-ГЛС-14) и фосфатные (ГЛС-21-ГЛС-24) стекла, активированные неодимом. К обозначению марки стекла, сваренного в платиновом тигле, добавляют букву П (ГЛС-)П). Фосфатные стекла по сравнению с силикатными имеют больший коэффициент усиления, более высокое сечение индуцированного излучения, лучшие термооптические свойства; это позволяет использовать фосфатиые стекла в мощных системах для усиления сверхкоротких импульсов. Недостатки фосфатных стекол — высокая стоимость, низкая механическая и химическая стойкость. Заготовки оптического стекла марок ГЛС изготовляют в форме стержней прямоугольного нлн круглого сечения н в форме прямоугольных пластин.
Заготовки в форме стержней имеют диаметр или наибольшую сторону сечения не более 65 мм и отношение наибольшей стороны сечения к длине не более 1:20. Отношение сторон заготовок прямоугольного сечения равно 1:3. Максимальный размер заготовок 750 мм. Максимальная масса заготовки стекла марки ГЛС-10, ГЛС-9 н ГЛС-7, ГЛС-8 соспшляет 1, 3 и 5 кг соответственно; для всех остальных марок она равна 1О кг. Оптическое стекло марки ГЛС нормируют цо показателю поглощения К,зм длительности затуханна люминесценции т, показателю преломления л„двойному лучепре- 548 ломлению, бессвильностн, пузырчатости, включениям.
По пузырчатости стекло марок ГЛС подразделяют на категории, установленные ГОСТ 3 514-94. В зависимости от значения покюателя поглоп(ения Кипе установлены три категории стекла: 1) К! ~ 0,001, 2) 0,001 < К!ме й 0,002, 3) 0,002 < К,(щ, ~ 0,0025. По химической стойкости к влажной атмосфере силикатные стекла относатся к группе В, а фосфатные — к группе Д (ГОСТ 13917-92). Некоторые оптические свойства стекол приведены в табл. 7.78, а физико-химические — в табл. 7.79.
Таблпеа 7. 78. Оатичесние свойства иеелвмевык стекол Показатель поглощенна -! Еиэ, и Показатель пролонлонна Марка стекла азат л!мо 0,78 0,70 0,49 480 525 360 В числителе прнееденм номинальяое значеяне, а е зяаменателе — мнннмальаое. Таблица 7. 79. Физике-химические евейства иеелимеаык стекал //„",х х!О, -з' с, Дк/(кт С) Вт/(н С) Коэффнщинг Ну/О,! Пуассона у, т/н, 3 прнЮ С ух -1 пр н)-!Яо'с н(/о, ! н)/о,(глс ! Не Оз, ЗЬ(нас.) Е, прн 50 С 520 1,90 1,90 4,60 0.97 1,96 3,05 5,!6 2,0 2,0 5,5 0,97 420 420 460 550 2,0 3,0 5,0 4,7 670 670 0,49 0,36 0,70 549 ГЛС-1 ГЛС-2 ГЛС-3 ГЛС-5 ГЛС-б ГЛС-7 ГЛС-8 ГЛС-9 ГЛС-! 0 ГЛС-14 ГЛС-21 ГЛС-22 ГЛС-23 !710-24 ГЛС-! ГЛС-2 ГЛС-3 ГЛС-5 ГЛС-б ГЛС-7 ГЛС-8 ГЛС-9 190е15 185е15 470е 50 100е 15 175 е15 280е50 450е 50 400е50 210е 15 4!Он 50 185е15 260 е15 460е 50 770е 50 450/390 610/480 470/330 800/700 790/ОГО 570/490 420/320 -/- 510/500 5!О/380 320/280 320/280 260/220 220П 50 2,66 2,70 2,70 272 2,74 2,8! 2,86 2,66 73,7 67,8 67,3 57,8 56,8 61,8 62,0 69,3 0,229 0,233 0,239 0,270 0,260 0,260 0,260 0,220 0,75 0,61 0,37 0,58 0,62 0,55 0,73 0,74 0,60 0,44 1,0 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,8 650 5!0 320 430 510 380 280 300 240 190 94 119 121 113 1!4 1!3 108 112 1,534 1,528 1,528 1,545 1,550 1,554 1,560 1,527 1,546 1,536 1,593 1,593 1,593 1,592 1,521 1,5! 8 1,518 1,533 1,537 1,542 1,547 1,516 1,535 1,524 1.582 1,582 1,582 1,582 Околчаиме еабл.
7. 79 Основные характеристики тле~детальных лаюров регламмгшрованы ГОСТ 19319-82. К полупроводниковым относятся лазеры, в которых используются оптические переходы с участием свободных носителей тока в кристаллах. По способу накачки полупроводниковые лазеры делятся на ннжекционные, с опгической накачкой, с накачкой пучком быстрых электронов и с накачкой пробоем в электрическом поле. Классификация и условные обозначения материалов, используемых в полупроводниковых лазерах, определены ОСТ 11.397.831-83. Наиболее широко в полупроводниковых лазерах применяют арсеннд галлия, а наибольшая доля серийного выпуска приходится на инжекцнонные лазеры на основе лазерных гетероструктур ОаА1АзуОвАз и1пОаАзРЛпР. Основные хараггеристикн полупроводниковых лазеров определены ГОСТ 17490 — 77.
Для широкого практического применения лазеров и лазерных систем с требуемыми характеристиками и перестраиваемой частотой излучения большое значение имеют материалы, позволяющие управлять лазерным излучением. В качестве материалов для призм в дальней ультрафиолетовой области используют фторнстый барий Варз, флнюрит Сары фтористый литий Ь|Р и др.; в ближней ультрафиолетовой области чаще всего применяют кристаллический кварц; в видимом н ближнем инфракрасном диапазонах — различные флинты, ругил Т!Оз, титанат стронция ЗгТ!Оз; в инфракрасной области (Х > 2 ...3 мкм) — диэлектрические и полупроводниковые кристаллы 1.! Р, Сарт, Вары Ое, 8! и др.
Для управления лазерным излучением широко используют кристаллы, обладающие электрооптическим эффектом, т. е. изменением поляризационных констант и соответственно показателей преломления под воздействием электрического паля, и оптическими нелинейными свойствами. Это кристаллы, кристаллическая решетка которых не имеет центра симметрии. Наибольшее распространение длв управленна лазерным излучением получили кристаллы дигидрофосфата калия КНзРО4 (ОСТ 11.397.831-83) и его аналоги: дигидрофосфат аммония НН4НзРО4 дндейтерофосфат калия КзРО4» днгидрофосфат рубндна КЬНгРО„и ряд других.
Кристаллы днгидрофосфата калия выращивают в виде блоков. Изделия из этих кристаллов в виде прамоугольных призм, каждый из размеров которых может изменяться от 1 до 150 мм, применяют для изготовления электрооптическнх затворов и устройсш смнировання луча на поперечном и продольном электрооптическом эффекте. 550 7.11. Материалы для высокотемпературных электродов различного назначения Высокотемпературные электроды в зависимости от назначения подразделяют на дм группы: самокалящнеся электролы, в которых осуществляется дуговой (илн искровой) газовый разряд, и электроды различных электронных приборов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
