固体工作物质
固体物理课程
固体物理课程固体物理是物理学的一个重要分支，研究物质的宏观和微观结构，以及物质在不同条件下的性质和行为。
固体物理课程是物理学专业的一门核心课程，对于理解物质的基本性质和物质在实际应用中的表现具有重要意义。
固体物理课程首先介绍了固体的基本概念和特性。
固体是具有一定形状和体积的物质，其分子或原子之间存在着密切的相互作用力，使得固体具有较高的密度和较低的可压缩性。
固体物理研究的对象包括晶体、非晶体、液晶等不同类型的固体材料，以及固体材料的结构、性质和行为等方面。
固体物理课程还探讨了固体的结构和晶体学。
固体的结构是指固体中原子或分子的排列方式，晶体学则是研究晶体的结构和性质的科学。
固体物理课程通过介绍晶体的点阵、晶格常数、晶体缺陷等概念，帮助学生理解晶体的基本结构和性质，并学习如何通过X射线衍射等实验手段来确定晶体结构。
固体物理课程还涉及了固体的热学性质和热传导。
固体材料的热学性质包括热容、热导率等，这些性质与固体材料的结构和组成有密切的关系。
热传导是指固体内部热能的传递过程，固体物理课程通过介绍热传导的基本原理和数学模型，帮助学生理解热传导过程，并学习如何计算和控制热传导。
固体物理课程还包括了固体的电学性质和磁学性质。
固体材料的电学性质包括电导率、电介质常数等，而固体材料的磁学性质则包括磁化强度、磁导率等。
固体物理课程通过介绍电场和磁场对固体材料的影响，帮助学生理解固体的电磁响应和磁化过程，并学习如何应用电磁理论解释和控制固体材料的性质和行为。
固体物理课程还涉及了固体的声学性质和光学性质。
固体材料的声学性质包括声速、声衰减等，而固体材料的光学性质则包括折射率、吸收系数等。
固体物理课程通过介绍声波和光波在固体中的传播和衍射规律，帮助学生理解固体的声光效应，并学习如何应用声光技术实现固体材料的探测和应用。
固体物理课程的学习不仅要求学生掌握固体物理的基本概念和理论，还要求学生具备实验技能和数据处理能力。
固体物理实验包括晶体结构分析、热传导测量、电磁性质测试等，学生需要通过实验操作来加深对固体物理理论的理解和掌握。
固体激光器原理固体激光器
固体激光器原理-固体激光器固体激光器发展历程固体激光器发展历程固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。
1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。
固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。
这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。
在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子；(2)大多数镧系金属离子；(3)锕系金属离子。
这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。
用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉、钇铝石榴石、钨酸钙、氟化钙等，以及铝酸钇、铍酸镧等。
用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。
与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。
对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；；具有适于长期激光运转的物理和化学特性。
晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。
玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。
工作物质固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。
这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。
玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。
但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。
常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。
80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。
晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。
固体激光器原理
固体激光器原理固体激光器是一种利用固体材料作为工作物质产生激光的装置。
它具有结构简单、体积小、效率高、可靠性强等优点，在医疗、通信、材料加工等领域有着广泛的应用。
固体激光器原理是指固体激光器产生激光的基本物理过程和原理。
在固体激光器中，激光的产生是通过材料的受激辐射过程实现的。
下面将详细介绍固体激光器的原理。
固体激光器的工作原理主要包括三个过程，吸收、受激辐射和放大。
首先是吸收过程，固体激光器中的工作物质吸收外界能量，使得原子或分子处于激发态。
其次是受激辐射过程，当处于激发态的原子或分子受到外界激发能量的作用时，会发生受激辐射，产生与激发能量相同的光子，并且这些光子与外界激发能量的相位相同。
最后是放大过程，通过光学共振腔的作用，使得受激辐射的光子不断地在工作物质中来回反射，产生放大效应，最终形成激光。
固体激光器的原理中，工作物质的选择对激光器性能有着重要的影响。
常用的固体激光器工作物质包括Nd:YAG、Nd:YVO4、Ti:sapphire等。
这些工作物质具有较高的吸收截面、较长的寿命和较宽的工作波长范围，适合用于固体激光器的制作。
此外，激光器的光学共振腔结构也是固体激光器原理中的重要组成部分，它能够提供光学反馈，使得激光得以放大并输出。
在固体激光器的原理中，激光的输出特性是一个重要的参数。
激光器的输出特性包括波长、功率、脉冲宽度、光束质量等。
这些特性直接影响着激光器的应用效果和性能表现。
因此，在固体激光器的设计和制造过程中，需要对激光器的输出特性进行精确控制和调节。
总的来说，固体激光器原理是固体激光器产生激光的基本物理过程和原理。
通过吸收、受激辐射和放大三个过程，固体激光器能够产生高能量、高亮度、高单色性的激光。
固体激光器的原理为固体激光器的设计和制造提供了重要的理论基础，同时也为固体激光器的应用提供了技术支持。
随着科学技术的不断发展，固体激光器原理将会得到更深入的研究和应用，为激光技术的发展做出更大的贡献。
固体激光器的工作原理
固体激光器的工作原理
固体激光器是一种利用固体材料作为工作物质的激光器，它通
过激发固体材料中的原子或离子，使其产生受激辐射而产生激光。
固体激光器的工作原理主要包括激发、增益、反射和输出四个过程。
首先，固体激光器的工作原理涉及到激发过程。
在固体激光器中，通常采用激发源（如闪光灯、半导体激光二极管等）照射固体
材料，激发固体材料中的原子或离子，使其跃迁至高能级。
这种激
发过程会导致固体材料中的原子或离子处于一个高能级的激发态。
其次，固体激光器的工作原理还涉及到增益过程。
在激发过程中，固体材料中的原子或离子处于高能级的激发态，这时如果有入
射光子与其相互作用，就会引发受激辐射，从而产生激光。
这种受
激辐射会引起原子或离子从高能级跃迁到低能级，释放出更多的光子，使激光光子数目急剧增加，形成所谓的增益。
然后，固体激光器的工作原理还包括反射过程。
在固体激光器中，通常会设置一个光学反射器，用来反射激光。
这种光学反射器
可以将激光反射回固体材料中，使其在其中来回反射，增强激光的
增益效果。
最后，固体激光器的工作原理还涉及到输出过程。
在固体激光器中，设置一个输出镜，用来从激光腔中输出激光。
这种输出镜通常只透过一部分激光，反射大部分激光，使得激光可以从固体激光器中输出。
总的来说，固体激光器的工作原理是通过激发固体材料中的原子或离子，使其产生受激辐射而产生激光。
固体激光器的工作原理涉及到激发、增益、反射和输出四个过程，这些过程共同作用，使得固体激光器能够产生高能、高亮度的激光，被广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
解释物质的三态
解释物质的三态物质的三态是指固态、液态和气态。
这三种状态是物质在不同温度和压力下的表现形式。
在日常生活中，我们经常接触到这三种状态的物质，比如水、冰、蒸汽等。
下面我们来详细了解一下这三种状态的特点和转化规律。
一、固态固态是指物质的分子间距离较小，分子之间的相互作用力较大，分子只能在一个固定的位置上振动，不能自由移动。
固态物质的形状和体积都是固定的，不易变化。
常见的固态物质有冰、石头、金属等。
固态物质的特点是硬度大、密度大、形状稳定、不易流动。
固态物质的熔点是指物质从固态转化为液态的温度，不同的物质熔点不同。
当固态物质受到外力作用时，会发生形变，比如金属可以被锤打成不同形状的物品。
二、液态液态是指物质的分子间距离比固态大，分子之间的相互作用力较小，分子可以自由移动，但是不能离开一定的范围。
液态物质的形状不固定，但是体积是固定的。
常见的液态物质有水、酒精、汽油等。
液态物质的特点是密度较大、形状不固定、易流动。
液态物质的沸点是指物质从液态转化为气态的温度，不同的物质沸点不同。
当液态物质受到外力作用时，会发生形变，比如水可以被倒出来。
三、气态气态是指物质的分子间距离最大，分子之间的相互作用力很小，分子可以自由移动，没有固定的位置。
气态物质的形状和体积都不固定，可以随着容器的形状和大小而变化。
常见的气态物质有空气、氧气、二氧化碳等。
气态物质的特点是密度小、形状不固定、易流动。
气态物质的凝固点是指物质从气态转化为液态的温度，不同的物质凝固点不同。
当气态物质受到外力作用时，会发生扩散，比如气体可以弥散到空气中。
物质的三态之间可以相互转化，这种转化是由温度和压力的变化引起的。
当温度升高或压力降低时，固态物质会转化为液态，液态物质会转化为气态。
当温度降低或压力升高时，气态物质会转化为液态，液态物质会转化为固态。
这种转化过程称为相变。
相变的过程中，物质的热量也会发生变化。
当物质从固态转化为液态或从液态转化为气态时，需要吸收热量，这个过程称为吸热过程。
固体激光器的基本结构与工作物质
型
约为(510) s。泵浦光愈强，短脉冲数目愈多，其包络峰值并不增加。
激
光 器
2. 转换效率
介
➢总体效率定义为激光输出与泵浦灯的电输入之比。对于连续激光器(用功率
绍
描述)和脉冲激光器(用能量描述)分别表示为：
t
Pout Pin
1
Pth Pin
21 p
Lcab1
cou
§5.1
固
t
Eout Ein
1
5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
第 五 章
1.固体激光器基本上都是由工作物质、泵浦系统、谐振腔和冷却、滤光系统构成 的。图5-1是长脉冲固体激光器的基本结构示意图(冷却、滤光系统未画出)。
典 型 激 光 器 介 绍
§5.1
2.红宝石激光器
图5-1 固体激光器的基本结构示意图
➢红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它 的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，
图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构
体
激
光
器
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5.1.2 固体激光器的泵浦系统
第 五 章
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦光源多为 工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两个基本条件。
典 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都加工成圆
固 体
相应于图5-3的简化能级模型
激 光
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
器
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固体催化材料之硅铝材料：氧化铝,氧化硅,硅铝酸 2020
氧化铝，氧化硅，硅酸铝
目录
氧化硅、硅藻土
弱（无）酸性、高稳定性载体
氢氧化铝、活性氧化铝
催化剂载体、酸催化、三效催化剂
无定形硅酸铝
二元组分酸催化、天然硅酸铝
固体催化材料之分子筛材料
微孔、介孔、等级孔分子筛
氧化硅：硅胶、 硅藻土
Silica gel， Silica，Diatomite，Diatomaceous earth
、比表面积高的硅胶载体，可增加散热面积，利于传热过程，提高催化剂的 热稳定性。同时，可将活性组分微晶阻隔开来，防止微晶在高温条件下转移 ，以至使活性组分的微晶发生半熔或再结晶。
支承作用：硅胶具有三维网状结构，强度好，活性组分主要分布在硅胶内
孔中，在流化床的反应过程中，硅胶载体是催化剂颗粒之间，粒子与器壁、 档板、旋风除尘器之间摩擦作用产生的力的主要承担者。
/view/270440.htm
浙江大学造出“世界上最轻材料” 全碳气凝胶
2013年，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料，这种 被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克 ，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。
浙江大学高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境 下冻干，去除水分保留骨架，成功刷新了“最轻材料”的纪录。虽然看上去“脆弱不 堪”，但“全碳气凝胶”在结构韧性方面却十分出色，它可以在数千次被压缩至原体积 的20％之后迅速复原。此外，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。《自然》 杂志已将这一研究成果放在“研究要闻”栏目，并重点配图评论。“全碳气凝胶”将有 望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。高超教授表示，除 了污染治理方面，“全碳气凝胶”还将能成为理想的储能保温、催化载体和吸音材料。
固体热容激光工作物质瞬态温度和热应力分布
ｌ 弓 言 ｌ
固体热容激光器是介于单次和稳态激光器之间 的一种新型激光器…。热容激 光器工作分成两个 独立而按顺序工作的阶段， 在激光器工作阶段 ， 工作 物质不冷却。废热沉积在工作物质 中， 工作物质受 热而升温， 直到某一最高的允许温度， 然后停止激光 发射 ， 冷却工作 物质直到初始温度。二极管阵列端 面均匀泵浦的激光工作物质 ， 向截 面上各处温度 轴 基本一致， 不存在温度梯度 ， 没有热透镜效应。故输 出激光的功率大 、 模式好 ， 是理想的高能激光器。实 际上热容激光器工作物质工作在热非稳态， 大功率 泵浦下工作 时 间短 （０— ０ ） 温度变 化大 （ １ ２ｓ ， ０— １０Ｃ Ｊ且端面不可能完全绝热 ， ５ｏ） ， 故工作物质 内 部温度和热应力分布的研究变得非常重要 。 固体 热 容 激 光 器 工 作 物 质 一 般 为 大 尺 寸 Ｎ ：Ａ 与 Ｎ ： Ｇ ｄＹ Ｇ ｄ Ｇ Ｇ工作物质。Ｎ ：Ｇ ｄ Ｇ Ｇ可获得更 大的片状工作物质， 荧光寿命 比Ｎ ：Ａ ｄＹ Ｇ稍大 ， 且 可掺杂较高的离子浓 度并具有 良好的工作物质质 量， 成为固体热 容激光器理想 的工作物质。本文建 立了热传导物理模型 ， 利用有限差分法 ， 对热容激光 器片状 １ ８ｘｌ ｍ 的 Ｎ ： Ｇ ８ｘ１ ｍ Ｏ ｄ Ｇ Ｇ和 Ｎ ： Ａ ｄ Ｙ Ｇ工
Ｂ ｕ －ａｇ Ｔ Ｎ ｉ — ｎ Ｙ Ｎ ｎｓｉＬ ｉ—ｉ ，ＨＯ ｈ ｕｈ ａ Ｉ ｏ ｉ ，Ａ Ｇ Ｘ ａ ｊ ， Ａ Ｇ Ｗｅ — ，Ｉ ｎｂｎ Ｚ Ｕ Ｓ ｏ —ｕ ｎ Ｇ ｊｎ ｏｕ ｈ Ｂ
（ ａｉ ａ Ｋ ｙＬ ｂｒｔ ｆ ｏ ｄｓ ｔ Ｌ ｓｒ ｅ ｉ ０ ０ ５ Ｃ ｉ ） Ｎ ｔ ｎｌ ｅ ａ ｏ ｏ ｏ ｌ —ｔｅ ａｅ，Ｂ ｉｎ １０ １ ，ｈｎ ｏ ａｒ ｙ Ｓｉ ａ ｊｇ ａ
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基质与离子之间的相互作用，事实上 限制了材料组合的数量。
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晶体
适合作为激光离子的基质晶体的选择原则：
掺杂后晶体必须具有均匀的折射率 晶体的机械、热性能容许高功率工作（热导率， 硬度和抗裂强度） 晶体的晶格能够接收掺杂离子，局部晶体场感 应出期望光谱特性所需的强度。一般，截面接 近10－20cm2。 生长出足够尺寸的高质量晶体。对于1300℃下 可均匀熔化的晶体，容易采用合适的生长技术。
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钨酸盐，钼酸盐，钒酸盐和铍酸盐 掺Nd的CaWO4，YAG之前常用的基质材料。加
入Na+，补充电荷。质脆。 钠稀土钨酸盐和钼酸盐NaLa(MoO4)2, NaGd(WO4)2, NaNd(WO4)2，掺杂Nd，曾观测到 激光作用。 掺Nd的YVO4，阈值很低，晶体生长困难。受激 辐射截面大，对二极管泵浦波长的吸收高。 铍酸盐La2Be2O5(BEL)，容易生长，截面和热导 率远小于YAG，因此没有实际应用，Nd：BEL为 双轴晶体，折射率系数有正有负，可通过设计光 路消除热透镜效应。
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激活离子
1. 稀土离子
• 钕（Nd3＋） • 实现了100多种基质中获得受激发射 • 以0.9um，1.06um，1.35um为中心，可实现若干频率的受激发 射 • 铒（Er3＋） • 实现了YAG，YLF，YAP，LaF3，CaWO4，CaF2，玻璃基质中的 受激发射。 • 1.53~1.66um内实现激光发射，属人眼安全波长。 • 常用的Er3＋:YAG经敏化，最易其振，输出波长为2.9um。 • 钬（Ho3＋） • 掺Er：Tm：Ho的YAG和YLF，输出波长2um • 掺Cr代替Er敏化，Cr：Tm：YAG激光器可有效吸收闪光灯 泵浦能量。输出波长2.1um。
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对固体激光工作物质的一般要求
1. 较高的荧光量子效率 2. 针对某一泵源有较强的光谱吸收 3. A21,Δν
• 连续和小型脉冲器件——A21↑，Δν↓ • 大能量和大功率器件——A21↓，Δν↑
Δnth σ 211 λ21 A21 σ 21 2 2 4π n Δν
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谱线线宽
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红宝石激光性能——参数随温度的变化
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红宝石在激光器中应用 偏振输出 闪光灯泵浦 脉冲运转 液氮冷却可以实现连续输出 相干性好，可用于全息高速摄影 调Q输出可用于医学
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2.3掺钕钇铝石榴石
物理化学特性
Nd3＋:Y3Al5O12，简写为Nd:YAG 淡紫色 立方晶系，光学各向同性 提拉法生长，速度较慢
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晶体氧化物 4. 硫氧化物
• 稀土硫氧化物，如硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧 化钇，均有相同晶体结构，为单轴晶体。 • 稀土激活离子在稀土硫化物基质中可形成任意 浓度的固体溶液 • 硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧化钇，硫氧化钆可 透过0.35um~7um波长。 • Nd:LOS(La2O2S)的1.075um波长处激光跃迁 截面约为Nd:YAG的1/3。
0.75μm 0.81μm 0.87μm
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Nd:YAG激光性能——吸收光谱
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Nd:YAG激光性能——发射光谱
1.052-1.1225μm
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准三能级系统模型
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包含了能量传递上转换过程的 Nd:YAG的能级结构如图所示， 图中虚线的部分代表热量产生 的过程。激光上能级为4F3/2 能级的R1子能级，激光下能 级为基态4I9/2能级的Z5子能 级。图中以ETU1、ETU2和 ETU3代表三个能量传递上转 换过程。在能量传递上转换过 程中主要涉及4F3/2能级的2个 粒子，其中一个粒子驰豫到较 低的能级，并把它的能量传递 给另一个4F3/2能级的粒子， 使这个粒子跃迁到更高的能级。 这就使得激光过程中的反转粒 子数减少，使激光性能变差 。 光电子技术精品课程
化学性质
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稳定，抗腐蚀
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红宝石激光性能——能级结构
R1---694.3nm R2---692.9nm
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红宝石激光性能——吸收光谱
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红宝石激光性能——吸收系数和吸收截面
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红宝石激光性能——主要参数
掺杂浓度 受激辐射截面 波长 荧光寿命 量子效率 1.58E19(cm-3) 2.5E-20(cm2) 694.3nm 3.0ms 0.7 11(cm-1) 5.3(埃)
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磷酸盐和硅酸盐晶体
掺Nd3+氟磷酸钙Ga5（PO4）F3，阈值低， 斜率效率高，硬度低，易形成色心，热导 率低，易造成热畸变。 硅酸氧磷灰石CaLaSOAP，质硬，热导率 低，为YAG的1/9。储能为YAG的5倍，晶 体生长速度3mm/h。光学质量好。抗激光 损伤阈值低。 五磷酸钕盐类，YNdP5O14,LaNdP5O14和 ScNdP5O14，高增益。例如： ScNdP5O14 在mW氩离子激光器泵浦下可实现阈值输出。
• 红宝石，粉红－>橙红－>棕红 • YAG，淡紫－>棕红 • 钕玻璃，紫红－>棕红
杂质离子变价
破坏
现象： 端面，内部 原因：能量密度，表面污染，冷却
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工作物质的劣化与破坏 破坏阈值
影响因素
• 工作物质本身：内部，表面 • 脉宽 • 谐振腔是否有聚焦点
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晶体
金属氧化物 磷酸盐，硅酸盐 钨酸盐，钼酸盐，钒酸盐和铍酸盐 氟化物 陶瓷
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氧化物晶体
1. 蓝宝石（Al2O3）
• • • • • • • • • 质硬，导热率高 Al容易被过渡金属离子取代，Al相对稀土离子较小，不可能得到 高掺杂浓度。 以红宝石（Cr:Al2O3)，和钛宝石(Ti:Al2O3)为代表。 性能稳定，质硬，热导率高 光学各向同性 有钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)，钆镓石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和 钆钪铝石榴石Gd3Sc2Al3O12(GSGG)。 Nd3＋:YAG，阈值低，增益高，处于固体激光材料垄断地位， YAG中也可掺铒Er3＋，铥Tm3＋，钬Ho3＋和镱Yb3＋。 同时掺Cr3＋的Nd:GSGG，可显著提高对闪光灯的辐射。
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正分高浓度激光晶体
激活离子本身是晶体组成部分的激光工作物质称 为正分高浓度晶体。 可以实现高掺杂而无明显的浓度猝灭效应 高效率、低阈值 1. 过磷酸盐，CeP5O14, PrP5O14, NdP5O14, 2. 偏磷酸盐, LiNdP4O12, NaNdP4O12, KNdP4O12, 3. 正磷酸盐, Na3Nd(PO4)2, K3Nd(PO4)2 4. 硼酸盐, NdAl(BO3)4, NdCr(BO3)4, 5. 钨酸盐、钼酸盐, Na5Nd(WO4)4, R5Nd(MoO4)4
4. 光学质量好：杂质，气泡，条纹，内应力，光学不 均匀少。 5. 良好的物理、化学性能：导热率高，热膨胀系数小， 熔点高，机械强度高，可承受高功率密度，化学稳 定性好。 6. 制备简单，加工容易，成本低，足够尺寸
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基质材料 固体基质材料分为晶体和玻璃两类
玻璃的离子谱线是非均匀加宽 晶体中的离子谱线是均匀加宽
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2. 石榴石
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氧化物晶体
3. 铝酸钇YAlO3(YAP)
• • • • • Y2O3和Al2O3，1:1混合物，负单轴晶体 可线偏振光输出 生长快速 物理和机械性质与YAG类似 可选择不同的结晶方向，得到不同的光谱特性， 实现高增益，低阈值或者调Q所需的低增益， 大储能。 • Fe3＋杂质增加1.06um的吸收损耗，造成荧光 猝灭。 • 可掺杂Nd3＋，Er3＋，Tm3＋，Ho3＋。
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激活离子
1. 稀土离子
• 铥（Tm3＋） • 与Cr或Ho一起实现YAG，YLF的高效闪光灯及二极管泵浦激光 输出。 • 二极管泵浦Tm：YAG实现2.01um输出 • 二极管泵浦Tm：Ho：YAG实现2.09um输出 • 高效闪光灯泵浦Cr：Tm：YAG实现1.945um和1.965um的可调 输出 • 镨Pr3＋，钆Gd3＋，铕Eu3＋，镱Yb3＋，铈Ce3＋ • 二极管泵浦的Yb：YAG激光器 • 二极管泵浦的掺Yb的光纤激光器 • 钐Sm2＋，镝Dy2＋，铥Tm2＋ • 液氮冷却的作用下，CaF2中产生过激光作用。
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多掺与敏化
敏化指在晶体中除了发光中心的激活离子 外，再掺入一种或多种称为敏化剂的施主 离子。 敏化剂主要作用是吸收激活离子不吸收的 光谱能量，并将吸收到的能量转移给激活 离子。 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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工作物质的劣化与破坏
劣化
效率降低50％以上 色心吸收
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Nd:YAG的物理化学特性
克氏硬度 熔点 热导率 热膨胀系数[100] [110] [111] 化学性质
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1215 1970（摄氏度） 0.11W/cmK 8.2E-6K-1 7.7E-6K-1 7.8E-6K-1 稳定
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Nd:YAG激光性能——能级结构
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