激光玻璃與激光晶體相(xiàng)比起主要優勢在於(yú):

(1)易於製備。應用製備光學玻璃的工藝技術並加以改進,可以獲得高度(dù)透明而光學 均勻的玻璃,較容(róng)易製得大尺寸的工作物底材(cái)料成本(běn)低,大體積和含有高密度的激(jī)活粒子數是用於高功率和(hé)高能激光器的重要有利條件。

(2)基質玻璃易於改變(biàn)。基質玻璃的成份和性質變動範圍大,加(jiā)入的(de)激活(huó)劑的種類和數量(liàng)也不太(tài)受限製,因此較容(róng)易發展成具有各種特色的激光玻璃(lí)品種係列。

(3)容易成型加工。利用光學玻璃(lí)熱成型和冷加工的工藝,激光玻璃易(yì)於直接成型為各種形狀,如棒(bàng)、片、絲等和研(yán)密成高精度的光學(xué)麵,以(yǐ)適應多(duō)種器件結構發展的需要。

(4)基於玻璃結構(gòu)的特點,即近(jìn)程有序和遠程無序,玻璃(lí)中結構(gòu)缺陷對破璃性質的影響小並且易於消(xiāo)除(chú),所以容易獲得各(gè)向同性、大體積上性質均勻一致的工作物質。釹(nǚ)玻璃由於能在室(shì)溫產生激光,溫度淬滅效應小,光泵吸收效串和(hé)發光的量子效率高目前是最主要的激光玻璃。

激光玻璃由基質玻璃(lí)和激活離(lí)子兩部分組成。激(jī)光玻璃各種物理化學(xué)性質主要由基質玻璃決定,而它的光譜性質則主要由激活離子決定(dìng)。但是基質玻璃與激活離子彼此間互相作用,所以激活離子對激光玻璃(lí)的(de)物理化學性質有一定的(de)影響,而基質玻璃對它的光譜性質的影響有時還是相當重(chóng)要的(de)。作為激光玻璃的基質玻璃,目前大多采用光(guāng)學玻璃,然而並不是任何一種光學玻璃(lí)接入任何一(yī)種激活離子都適合作激光玻璃。

激光玻璃必需滿足那些基本要(yào)求(qiú)呢?概括起來有以下幾點:

(1)激活離子的發光機構中必需有亞穩態(tài),形成三(sān)能級或(huò)四能縱機構;並要求亞穩態有較長壽命,使粒子數易於積累達到反轉(zhuǎn)。為使激光玻璃有較高的效率和低的振蕩(dàng)值,從能級機構來講,四能級優於三能級。而當終態能級與基態 能級之間能量間隔大於1000厘米-1時,在室溫下終態能級幾乎是空因此,在室溫下泵浦也易於產生(shēng)粒子數反轉。目前已在玻璃(lí)中產生(shēng)激光的各種激活離(lí)子(zǐ),以Nd3+離子最佳,其為四能級機構,激光躍(yuè)遷的終態與基態能級(jí)的間距約為(wéi)1950厘米。

(2)激光玻(bō)璃必需有各種適串的光譜性質。其中(zhōng)包括吸收光譜性質,要(yào)求在激發光源的輻射(shè)光漸內有寬而多的(de)吸收帶,高的吸收係數,吸收光譜帶(dài)與光源(yuán)的輻射帶(dài)的(de)峰值盡可能重(chóng)迭,這樣有利於充分利用激發光源的能量;熒光光譜性質,一般要求它的熒光(guāng)譜帶少而窄,這樣輸出能量不致分散; 同時為使吸收的激發光能量盡可能多地轉化為激光能量,還要求熒光(guāng)的量子效率盡可能高,內部的能量損耗盡可能小。

(3)激光基質玻璃必需有良好的透明度,尤其是對激光波長的吸收應(yīng)盡可能低。基質玻璃的透明度高,就能使光泵(bèng)的能量充分地被激活離子所吸收,轉化為激光。透明度降低 就(jiù)增(zēng)加了基質對光泵能量的吸收,而使激光玻璃(lí)溫(wēn)度升(shēng)高,這會帶來一(yī)係列缺(quē)點。目前光泵的輻射譜帶大部分(fèn)位於可見光及近紫外(wài)和紅外區域,所以必須選擇(zé)在該(gāi)區域透明的材料。在無(wú)機玻璃中以氧化物和氟化物玻璃較為適(shì)宜。基質玻璃中若(ruò)含有鐵、銅、鉛(qiān)、錳、鑽(zuàn)、鎳等(děng)過渡金屬元素的化合物.在近紫(zǐ)外到紅外都(dōu)有強的吸收,會使基質玻璃的透明(míng)度下降。在玻璃中引起(qǐ)激光波長吸收的主要來源是雜質。

(4)激光玻璃必需有良好的光學均勻性。激光玻璃的(de)光學不均勻性使光線通過玻璃後波麵變形和(hé)產生程差,促使(shǐ)其振(zhèn)蕩閾值升(shēng)良效率降低(dī),發散角增加(jiā)。

(5)激光玻璃必需有良好的熱光穩定件。激光器工作時由於激活離子的非輻射躍遷損失和基質玻璃(lí)的紫外、紅外吸收光泵的一部分光能轉化為使玻(bō)璃溫度升高的熱能。同時,由於吸熱和冷卻條件的不同在棒的徑向就會出現溫度梯度。這些因素除導致激光玻璃的光學均勻性降低而影響激光性能外,甚至會(huì)使(shǐ)激光(guāng)被(bèi)璃由於熱機械性能不好而損壞。

(6)激光玻璃必需(xū)有良好的物理化學性能。除了以上(shàng)幾(jǐ)點要求外,為了便於製造、加工和(hé)使用,還要求激光玻璃具有(yǒu)良好的物別化學性能。這包括失透傾向小,化學穩定性高。有(yǒu)一定的機械強度和良好的光照穩(wěn)定性和熱導性等。失透傾向高的玻璃使玻璃製造,尤其是大塊玻璃的生產工藝帶來困難,並難於得到(dào)光學均勻性高的被璃。