Приглашаем посетить сайт
ЛАЗЕРНЫЕ СТЁКЛА
ЛАЗЕРНЫЕ СТЁКЛА - один из видов т. н. активной среды твердотельных лазеров. Синтезированы десятки различающихся по хим. составу многокомпонентных стёкол - силикатные, фосфатные, германатные, фторфосфатные, фторбериллатные, боратные, теллуритные и др. (см. Стекло), на к-рых получен эффект генерации.
Л. с. характеризуются мн. параметрами, описывающими их физ.-хим., спектрально-люминесцентные, генерационные, прочностные и др. свойства. Генерац. переходами в Л. с. являются излучат. переходы между энергетич. уровнями примесных активных ионов (см. Твердотельный лазер), гл. обр. ионов Nd3+ (основной генерац. переход с длиной волны излучения 1,055 мкм), а также ионов Еr3+ (переход - 1,54 мкм). Концентрация ионов Nd3+ в Л. с. может составлять от 1020 см -3 до 3*1021 см -3, ионов Еr3+5*1019 см -3. Специфич. характеристиками Л. с. являются: время жизни метастабильного уровня энергии t, сечение генерац. перехода а, концентрация активных ионов N, квантовый выход люминесценции, коэф. нелинейности показателя преломления n2, температурный коэф. показателя преломления dn/dT, поглощение на длине волны генерации, содержание гидроксильных групп в стекле (степень обезвоженности), изменение оптического пути в Л. с. с изменением темп-ры (термооптическая постоянная W).
Широкое практич. применение нашли силикатные и фосфатные Л. с. Фосфатные Л. с. имеют более высокие спектрально-люминесцентные, генерационные и термооптич. характеристики, силикатные Л. с. более технологичны и дёшевы. Среди известных марок про-мышл. Л. с. отечественные силикатные стёкла с Nd3+ ГЛС1-ГЛСЗ, ГЛС5-ГЛС10, фосфатные стёкла с Nd3+ ГЛС21-ГЛС27, фосфатные стёкла с Еr3+ КГСС- 0135, зарубежные силикатные стёкла с Nd3+ ED-2, Q-246 (США), фосфатные стёкла с Nd3+ Q-88, 98, 100 (США), LHG-5,7, 8, 10 (Япония), фосфатные стёкла с Ег 3+ QE-1 (США). В табл. приведены нек-рые характеристики Л. с. с Nd3 + .
К недостаткам Л. с. по сравнению с распространёнными диэлектрич. лазерными кристаллами относятся: меньшие значения , низкая теплопроводность и худшие механические свойства. Два последних фактора препятствуют созданию лазеров на стекле для работы в непрерывном режиме и в импульсно-периодич. режиме при высокой ср. мощности накачки. Преимуществами Л. с. являются относительно простая технология, низкая стоимость, возможность синтеза стекла в больших (до неск. сотен дм 3) объёмах и с высокой оптич. однородностью. Активные элементы (АЭ) лазеров изготавливаются в виде цилиндров, параллелепипедов, дисков, трубок разл. размеров. Площадь поперечного сечения АЭ может быть от единиц мм 2 до десятков см 2, длина - от единиц см до м. Изготавливаются также АЭ в виде волокон.
Характеристики некоторых марок лазерных стёкол с Nd3 +
Марка лазерного стекла |
|
|
|
|
|
|
| ||
ГЛС2 Силикатное (СССР) |
1,98 |
500 |
2,2 |
1 ,53 |
|
-16 |
31 | ||
ГЛС22 Фосфатное атермальное (СССР) |
2,0 |
300 |
3,5 |
1 ,6 |
|
-57,5 |
2 | ||
ЕД-2 Силикатное (США) |
2,83 |
300 |
2,71 |
1,57 |
1,52 |
29 |
80 | ||
Q-100 Фосфатное атермальное (США) |
10,7 |
190 |
4,4 |
1,56 |
1,2 |
-46 |
0 | ||
LHG-8 Фосфатное атермальное (Япония) |
3, 1 |
315 |
4,2 |
1,53 |
1, 13 |
-53 |
6 | ||
На стеклянных активных средах созданы миниатюрные лазеры и мощные лазерные системы, работающие в разл. режимах и применяющиеся в медицине, научных исследованиях, геодезии, для технол. целей, а также в экспериментах но управляемому термоядерному синтезу (УТС). Выходная мощность лазерных систем, созданных на стекле с Nd3+ для программы УТС, достигает значений 1013 Вт в импульсивном режиме при длительности импульса 1 нс. Типичные величины кпд лазеров иа стекле с Nd3+ 1-5%.
Лит.. Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1, М., 1978; Алексеев Н. Е. и др., Лазеры на стеклах, в кн.: Итоги науки и техники. Радиотехника, т. 18, М., 1978; Лазерные фосфатные стекла, под ред. М. Е. Жаботинского, М., 1980. Б. И. Денкер.