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    稀土激光材料

    发布时间:2016-03-14 11:08:01

    一、稀土激光材料

    激光是一种新型光源,它具有很好的单色性、方向性,并且可以达到很高的亮度。与激光技术相应发展起来的各种晶体,如非线性晶体,能对激光束进行调频、调幅、调偏及调相作用;能修正传输过程中激光图像的畸变;热电探测晶体能灵敏地探测到红外光等。这些特性使激光很快就应用到工、农、医和国防部门。
    激光与稀土激光材料是同时诞生的。到目前为止,大约90%的激光材料都涉及到稀土。自从1960年在红宝石中出现激光以来,同年就发现用掺钐的氟化钙可输出脉冲激光。1961 年首先使用掺钕的硅酸盐玻璃获得脉冲激光,从此开辟了具有广泛用途的稀土玻璃激光器的研究。1964 年找出了室温下可输出连续激光的掺钕的钇铝石榴石晶体,它已成为目前获得广泛应用的固体激光材料。1973 年首次实现铕—— 氦的稀土金属蒸气的激光振荡。由此可见,在短短的十多年里,稀土的固态、液态和气态都实现了受激发射。

    二、稀土固态激光材料

    1.稀土玻璃激光材料

    在玻璃中可产生激光的稀土激活离子比在晶体中少,目前已知有Nd、Er、Ho、Tm 等三价离子。稀土玻璃激光材料的优点是:易于制备,利用热成型和冷加工工艺可制得大小尺寸和形状不同的玻璃,灵活性比晶体大,既可拉成直径小至微米的纤维,又可制成几厘米直径和几米长的棒或圆盘。稀土玻璃是目前输出脉冲能量最大、输出功率最高的固体激光材料,用这种激光材料制成的大型激光器再于热核聚变的研究中。

    2.稀土上转换激光材料

    目前实现的激光波长主要是红和红外波段,极缺蓝和绿激光波段,使激光的发展和应用受到影响。除倍频技术使长波长的激光转变为短波长激光外,近年来,人们利用发光学中的反斯托克斯效应,大力发展上转换激光材料,并使之达到实用化、商品化。

    3.稀土光纤激光材料

    随着集成光学和光纤维通迅的发展,需要有微型的激光器和放大器。90 年代起,信息高速公路对信息的传输提出了更高的要求,多媒体技术要求能同时传送图、文、声、像,而且是高度清晰的声、像。信息高速公路要达到高速,一般的光纤通信技术传送信息的速度差之甚远,希望能以超高速、超长距离方式传送信息需要跨越许多技术上的障碍,其中之一就是如何补充在长距离传送过程中光衰减的能量。所以光信号直接放大就成为尚待解决的课题。其中掺铒的光纤放大器能直接放大光信息,进行大容量、长距离通信,使光纤通信取得长足发展。

    三、稀土激光材料发展方向

    稀土材料是激光系统的心脏,是激光技术的基础,由激光而发展起来的光电子技术,不仅广泛用于军事,而且在国民经济许多领域,如光通讯、医疗、材料加工、信息储存、科研、检测和防伪等方面获得广泛应用,形成新产业。在军事上,稀土激光材料广泛应用于激光测距、制导、跟踪、雷达、激光武器和光电子对抗、遥测、精密定位及光通讯等方面。提高和改变各军种和兵种的作战能力和方式,在战术进攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可装备激光致盲武器,以及光电对抗等武器。光发射二极管泵浦的激光晶体制成的激光器输出光束质量好,非线性移频效率高,可把毫瓦级的激光移频到蓝光、绿光和红光区,用于光存贮、显示、遥感、雷达和科研等。

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