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稀土激光材料

發布時間:2016-03-14 11:08:01

一、稀土激光材料

激光是一種新型光源,它具有很好的單色性、方向性,并且可以達到很高的亮度。與激光技術相應發展起來的各種晶體,如非線性晶體,能對激光束進行調頻、調幅、調偏及調相作用;能修正傳輸過程中激光圖像的畸變;熱電探測晶體能靈敏地探測到紅外光等。這些特性使激光很快就應用到工、農、醫和國防部門。
激光與稀土激光材料是同時誕生的。到目前為止,大約90%的激光材料都涉及到稀土。自從1960年在紅寶石中出現激光以來,同年就發現用摻釤的氟化鈣可輸出脈沖激光。1961 年首先使用摻釹的硅酸鹽玻璃獲得脈沖激光,從此開辟了具有廣泛用途的稀土玻璃激光器的研究。1964 年找出了室溫下可輸出連續激光的摻釹的釔鋁石榴石晶體,它已成為目前獲得廣泛應用的固體激光材料。1973 年首次實現銪—— 氦的稀土金屬蒸氣的激光振蕩。由此可見,在短短的十多年里,稀土的固態、液態和氣態都實現了受激發射。

二、稀土固態激光材料

1.稀土玻璃激光材料

在玻璃中可產生激光的稀土激活離子比在晶體中少,目前已知有Nd、Er、Ho、Tm 等三價離子。稀土玻璃激光材料的優點是:易于制備,利用熱成型和冷加工工藝可制得大小尺寸和形狀不同的玻璃,靈活性比晶體大,既可拉成直徑小至微米的纖維,又可制成幾厘米直徑和幾米長的棒或圓盤。稀土玻璃是目前輸出脈沖能量最大、輸出功率最高的固體激光材料,用這種激光材料制成的大型激光器再于熱核聚變的研究中。

2.稀土上轉換激光材料

目前實現的激光波長主要是紅和紅外波段,極缺藍和綠激光波段,使激光的發展和應用受到影響。除倍頻技術使長波長的激光轉變為短波長激光外,近年來,人們利用發光學中的反斯托克斯效應,大力發展上轉換激光材料,并使之達到實用化、商品化。

3.稀土光纖激光材料

隨著集成光學和光纖維通迅的發展,需要有微型的激光器和放大器。90 年代起,信息高速公路對信息的傳輸提出了更高的要求,多媒體技術要求能同時傳送圖、文、聲、像,而且是高度清晰的聲、像。信息高速公路要達到高速,一般的光纖通信技術傳送信息的速度差之甚遠,希望能以超高速、超長距離方式傳送信息需要跨越許多技術上的障礙,其中之一就是如何補充在長距離傳送過程中光衰減的能量。所以光信號直接放大就成為尚待解決的課題。其中摻鉺的光纖放大器能直接放大光信息,進行大容量、長距離通信,使光纖通信取得長足發展。

三、稀土激光材料發展方向

稀土材料是激光系統的心臟,是激光技術的基礎,由激光而發展起來的光電子技術,不僅廣泛用于軍事,而且在國民經濟許多領域,如光通訊、醫療、材料加工、信息儲存、科研、檢測和防偽等方面獲得廣泛應用,形成新產業。在軍事上,稀土激光材料廣泛應用于激光測距、制導、跟蹤、雷達、激光武器和光電子對抗、遙測、精密定位及光通訊等方面。提高和改變各軍種和兵種的作戰能力和方式,在戰術進攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可裝備激光致盲武器,以及光電對抗等武器。光發射二極管泵浦的激光晶體制成的激光器輸出光束質量好,非線性移頻效率高,可把毫瓦級的激光移頻到藍光、綠光和紅光區,用于光存貯、顯示、遙感、雷達和科研等。

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