Лазерные материалы

Отличительной чертой всех полупроводниковых лазерных материалов, в том числе и арсенида галлия, является очень высокий по сравнению с другими лазерными материалами (кристаллы, стекла, жидкости, газы) коэффициент усиления электромагнитного излучения. Благодаря этому удается выполнить условие генерации для миниатюрных полупроводниковых образцов. Типичный лазер на арсениде галлия показан на рис. 35.24, а. Для получения генерации две противоположные поверхности полупроводника полируют и делают плоскопараллельными, а две другие оставляют грубо обработанными, чтобы предотвратить генерацию в нежелательных направлениях. Обычно обе отражающие поверхности не имеют отражающих покрытий, так как показатель преломления полупроводника достаточно большой и от полированных торцов отражается примерно 35 % падающего излучения. Активная область представляет собой слой толщиной около 1 мкм, т. е. немного больше запирающего слоя (примерно 0,2 мкм). В свою очередь поперечные размеры лазерного пучка гораздо больше (около 40 мкм) толщины активной области (рис. 35.24, б). Следовательно, лазерный пучок занимает довольно большое пространство в р- и п-областях. Однако поскольку поперечные размеры пучка все же относительно невелики, выходное излучение имеет большую расходимость (несколько градусов). [c.297]

Одной из наиболее трудно определяемых спектроскопических характеристик лазерных материалов является пиковое сечение генерационного перехода. Разные работы дают противоречивые значения этой величины. В табл. 34.5 приведены сечения переходов, измеренные лазерной методикой в аналогичных условиях [51]. [c.943]

В жидких лазерных материалах может быть достигнута концентрация активных ионов того же порядка, что и в лазерных стеклах. Это позволяет получить большие энергии и мощности излучения с единицы объема активного вещества. В то же время сильная зависимость показателя преломления от температуры обусловливает значительные оптические неоднородности, возникающие при накачке активной среды, что приводит к ухудшению генерационных характеристик лазеров и увеличению расходимости лазерного пучка. Применение прокачки активной жидкости через лазерную кювету позволяет реализовать как периодический, так и непрерывный режим работы лазера. [c.948]

Исходным лазерным материалом являются кристаллы фторидов и хлоридов щелочных металлов, а также фториды кальция и стронция. Используются также кристаллы с примесью. Воздействие на кристаллы ионизирующих излучений (v-квантов, электронов высоких энергий, рентгеновского и коротковолнового ультрафиолетового излучений) или прокалка кристаллов в парах щелочного металла приводит к возникновению точечных дефектов кристаллической решетки, локализующих на себе электроны или дырки. Стимулированное излучение возникает на электронно-колебательных переходах в таких образованиях. Схема генерации центров окраски аналогична схемам лазеров на красителе. [c.957]

Настоящая книга состоит из четырех глав, в которых рассматриваются некоторые перспективные для производства изделий электронной техники полупроводниковые, магнитные, диэлектрические и лазерные материалы. В каждой главе описаны физические процессы, происходящие в конкретных материалах, свойства, основные методы получения и области применения. Особое внимание уделено зависимости свойств материалов от их состава, структуры и технологии получения. [c.3]

Твердые диэлектрики для оптических квантовых генераторов (лазеров) являются активной средой, представляющей собой кристаллическую или стеклообразную матрицу, в которой равномерно распределены активные ионы (активаторы). Все процессы поглощения и излучения света связаны с переходами электронов между уровнями активного иона, при этом матрица играет пассивную роль. Спектр излучения лазера в основном зависит от типа активного иона. Как вещество кристаллической или стеклообразной основы, так и активаторы должны удовлетворять целому ряду специфических требований. Свойства некоторых лазерных материалов приведены в в табл. 6.7, [c.247]

Л. в свободном виде представляют собой серебристые металлы, темп-ры плавления к-рых лежат в пределах 800—1700 °С. Они характеризуются сравнительно низкой электропроводностью, большинство из них парамагнитны. Gd, Dy и Ег при низких темп-рах обладают ферромагн. свойствами. При сплавлении Л. образуют твёрдые растворы (мишметаллы). Мн. соединения Л. применяют в качестве добавок при изготовлении спец. органич. стёкол, кристаллофосфоров, лазерных материалов, используют в атомной технике и т. д. [c.576]

МВт на 1 см поверхности. Объёмная оптич, прочность лазерных материалов обычно оказывается выше. Модуляция добротности резонатора осуществляется как пассивным образом (насыщающиеся поглотители), так и активным (электро- и акустооптич. модуляторы). Иногда применяют и механич. модуляторы, напр, вращающуюся призму. [c.49]

Лазерное вещество 589 Лазерные материалы 589 Лазерный эффект 589 Лазеры полупроводниковые 592 [c.684]

Стекла неодимовые 591, 593 Стеклообразные лазерные материалы 591 [c.686]

При выводе этого выражения мы предположили, что WpX < 1 это условие, как правило, выполняется в лазерных материалах. С помощью (2.137) выражение (2.144) можно переписать в виде [c.78]

Таблица 3.1. Сравнение вычисленных эффективностей, дающих общий вклад в КПД накачки, для различных лазерных материалов [9]

Квантовые усилители и генераторы, лазерные материалы 2—56 [c.504]

Лавсан 2—56 1—196 3—31, 470 Лавсановая лента ЛЛ 2—89 Лазерные материалы 2—56 Лазурит 2—57 [c.506]

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ ПУТИ В ЛАЗЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ [c.29]

Кратко рассмотрим основные возможности, открываемые каждым из видов диэлектрических лазерных материалов, приведенных в табл. 7.15. [c.232]

Расходимость луча твердотельных лазеров с плоскопараллельным резонатором по мере повышения оптического качества лазерных материалов оказывается все ближе к пределу, обусловленному дифракцией. Но даже для рубинового лазера, оптические свойства которого были наиболее высокими, необходимо еще значительное повышение оптического качества кристаллов, прежде чем его пучок приблизится по своей расходимости к пучкам газовых лазеров. [c.72]

Время затухания люминесценции, или время спонтанного излучения, — один из самых важных параметров, определяющих возможность применения данного вещества в лазерах. Правда, в случае жидких или твердых лазерных материалов это один из тех параметров, которые легче всего измерить, так как в лазерах применяются только материалы со сравнительно большим временем затухания ). Обычно время затухания излучения в газах при разрешенных переходах в оптической области порядка 10" се/с. В твердых или жидких лазерных материалах пользуются [c.289]

Свойства некоторых лазерных материалов приведены в табл. 24,1. [c.250]

Из изложенных выше моих личных воспоминаний явствует, что теория лазера и, пожалуй, в еще большей мере лазерная физика были областями сильной научной конкуренции. Но, что гораздо существенней, лазерная физика была для всех нас увлекательнейшей областью исследований. Если оглядеться в наши дни, можно уверенно сказать, что она и сегодня не потеряла своей привлекательности. Снова и снова предлагаются новые лазерные материалы, изобретаются новые экспериментальные устройства, предсказываются и обнаруживаются новые эффекты. Несомненно, в течение многих лет лазерная физика будет оставаться весьма привлекательной и важной областью исследований, в которой фундаментальные проблемы тесно переплетаются с приложениями большой практической важности. Я надеюсь, что читатель моей книги почувствует очарование этой области физики. [c.13]

Это условие дает представление о том, какими должны быть лазерные материалы и как следует конструировать лазер. В первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы было достаточно большим время жизни фотона в резонаторе лазера. Будет показано, что этого можно достигнуть, если сделать достаточно большим расстояние между зеркалами. Для оценки предположим, что фотоны распространяются в аксиальном направлении и что они выходят из лазера с определенной вероятностью всякий раз, когда попадают на одно из зеркал. Эту вероятность можно характеризовать коэффициентом отражения зеркал R. Легко установить, что время жизни фотона в резонаторе пропорционально расстоянию между зеркалами, обратно пропорционально скорости света и величине (1— ). Таким образом, имеем соотношение [c.39]

Как мы уже видели, типичный лазер состоит из следующих элементов активная среда, источник накачки и резонатор. В этом разделе мы приведем примеры лазерных материалов. На сегодняшний день известно множество разнообразных активных сред, пригодных для создания лазера, а также ведется поиск новых. Перечень приводимых примеров не будет полным, мы отметим только некоторые наиболее важные лазерные материалы. Читатели, которые интересуются фундаментальными основами лазерной физики, могут либо пропустить этот раздел полностью, либо рассмотреть один первый пример — рубиновый лазер. [c.44]

Известно, что дискретным набором уровней энергии обладают не только отдельные электроны в атомах, но и более сложные квантовые системы. Как мы увидим ниже, в общем почти все лазерные материалы могут быть охвачены типичными схемами переходов, показанными выше. Но на практике может потребоваться более детальный анализ. Довольно часто для накачки используется целый [c.46]

Рассмотрим ряд примеров лазерных материалов. Мы хотим лишь показать, насколько различными могут быть активные среды лазеров. Рассмотрим сначала переходы электронов в атомах. Такие атомы могут быть введены в твердые тела в виде примеси. Это приводит нас к первому классу лазерных систем. [c.48]

Малое сечение захвата тепловых нейтронов (1,38х X10 м ) позволяет использовать И. как конструкционный материал в атомной промышленности. Из сплавов Y с Be и.зготовляюг отражатели и замедлители нейтронов, работающие при темп-рах св. 1000 °С. Добавление И. к алюминиевым сплавам повышает их прочность. Примесь 1% И. в стали существенно повышает её устойчивость к окислению, добавка И. к ванадию улучшает его пластичность. И. входит в состав ра. зл. люминофоров, в т. ч. кооперативных люминофоров и красных люминофоров для цветного телевидения. Иттриевые ферриты используют в радиоэлектронике. Мя. соединения И. являются лазерными материалами. Из искусств, радионуклидов И. наиб.. эначегп1е имеют fi -радиоактивные Y ( i/j=64,4 ч) и Y (7 i/j = 58,51 сут), содержащиеся в продуктах деления, а также получаемый на циклотроне Y (элект-ролпый захват ц р+-раснад, 71/ = 106,6 сут). [c.226]

П. э. в кристаллах и стёклах имеет большое значение в лазерных материалах с редкоземельными и переходными ионами. В этом случае П. э. обусловливает само-тушение при увеличении концентрации активатора. Механизм самотушения обычно связан с миграцией энергии по иоиам активатора, что ускоряет передачу к тушащей примеси, роль к-рой может играть и сам активатор в виде близкорасположенной пары ионов. Теория самотушения показывает, что в этом случае для описания миграции энергии и П. э. к примеси обычно неприменимо диффузионное приближение, а необходимы др. модели ( прыжковое тушение ). П. э. используется также для повышения эффективности лазерных материалов, как и др. люминофоров, путём сенсибилизации. [c.569]

Среди лазерных материалов выделяются соединения и составы, входящие в т. н. изоперподиче-с к и е пары, т. е. пары кристаллов, различающиеся по хим, составу, ширине запрещённой зоны и др. фпз, свойствам, но имеющие одинаковый период кристаллич. решётки. Такие материалы пригодны для образования бездефектных гетеропереходов путём наращивания одного материала на другом эпитаксиальными методами (см. Эпитаксия). Совершенные гетеропереходы необходимы для формирования лазерных гетероструктур, широко используемых в совр, П. л. (наз. также гетеролазерами). [c.53]

В инжекц. лазерах удаётся использовать только те лазерные материалы, в к-рых можно получить у — п-переход или р — / -гетеропереход, а также возможно обеспечить протекание тока достаточно высокой плотности (10 —10 А/см ). К ним не относятся, в част- [c.54]

В классич. физике С. п.— приближённый, он вытекает из линейности ур-ний движения соответствующих систем (что обычно является хорошим приближением для описания реальных систем), капр. Максвелла уравнений для эл.-магн. поля в пустоте. При отклонениях от линейности обнаруживаются нарушения С. п. Так, достаточно сильное гравита . поле не удовлетворяет С. п., поскольку оно описывается нелинейными ур-ниями Эйнштейна (см. Тяготение), макроскопическое эл.-магн. поле в веществе, строго говоря, также не подчиняется С. п. в силу зависимости (иногда существенной) диэлектрич. и магн. проницаемостей от внеш. поля (напр., в ферромагнетике, лазерных материалах) и т. д. [c.26]

В предыдущем разделе мы определили четыре эффективности, т1г, Tii, 1]а, r pq И общий КПД накэчки Г р, а также привели отдельные выражения для их вычисления. Чтобы привести некоторые характерные примеры, в табл. 3.1 представлены вычисленные значения этих четырех эффективностей и общего КПД накачки т]р для нескольких наиболее интересных лазерных материалов. Во всех случаях предполагается, что лазер работает в импульсном режиме, а диаметры стержня и внутренний диаметр лампы равны соответственно 6,3 и 5 мм. В каждом случае плотность тока лампы считалась соответствующей конкретной конфигурации лазера (обычно в пределах 2000— 3000 А/см ). Рассматривался эллиптический осветитель с по- [c.130]

Электрич. св-ва П. позволяют производить приборы, применяемые для генерации и усиления электрич. сигналов (транзисторы), детектирования и выпрямления порем, тока (диоды). Используя оптич. св-ва П., изготовляют фотосопротивлепия, фотодиоды и фототранзисторы. П. служит активной средой генераторов (усилителей) колебаний оптич. диапазона волн — полупроводниковых лазеров, к-рые сравнительно с другими (иапр.,рубиновыми) обладают более высоким кпд (см. Лазерные материалы). На основе термоэлектрич. св-в разрабатывают и выпускают термосопротивления, термоэлементы и батареи, термоэлектрич. генераторы и холодильники, термостабилизаторы. Перспективно изготовление [c.35]

Успехи последних лет в разработке твердотельных лазеров с широкими линиями усиления позволяют по-новому взглянуть на перспективы мош,ных твердотельных фемтосекундных систем. В таблице в разделе экспериментальные достижения приведены результаты, полученные группой Рочестерского университета в системе, исполь-зуюш,ей стекло с неодимом [18]. Однако новые лазерные материалы, такие, например, как сапфир с ионами титана (ширина линии усиления составляет около 3500 см ), позволяют рассчитывать на усиление импульсов длительностью Ти к 10 фс до энергий, достигаюш,их десятков джоулей [18]. Быстро прогрессируют и мощные усилители [c.293]

Следует указать, что арсенид галлия является не единственным материалом для ОИС. Альтернативу. представляют диэлектрические нецентросимметричные лазерные материалы, по своим кри-сталохимическим и технологическим характеристикам обеспечивающие создание совокупности функциональных элементов интегральной оптики. [c.220]

Рубин представляет собой монокристалл корунда, легированного хромом с номинальной концентрацией 0,035—0,05 мае. % оксида хрома. Рубин был первым твердотельным лазерным материалов, на котором удалось получить генерацию в видимом диапазоне при кс. натной температуре. Несмотря на малый КПД, удачное сочетание остальных физических характеристик позволи-,.о рубину остаться среди легированных материалов твердотельных лазеров со специфическим кругом применений. [c.232]

В силу высокой концентрации собственно лазерных ионов с интенсивным поглощением в видимой области спектра (Nd +, СгЗ+) стехиометрические лазерные материалы могут использоваться лишь в виде микроминиатюризованных или существенно двумерных — пленочных элементов малой толщины. Этим предопределяется их ожидаемое преимущественное применение в бурно развивающейся технике ВОЛС и интегральной аптике. В качестве основных излучающих элементов в этих областях техники в настоящее время используются гетеропереходные полупроводниковые ин-жекционные лазеры [92, 107, 108, 111, 113], в основном обеспечивающие генерацию в области минимальной дисперсии обычных волоконных волноводов, сочетающейся со спектральным диапазоном минимальных потерь в ВОЛС (1,3—1,5 мкм). [c.233]

Представляют интерес хорошие генерационные характеристики застеклованных концентрированных сред на КНФС (см. табл. 7.15) по сравнению с традиционными силикатными лазерными стеклами типа КГСС и близкими к ним. Дополнительной особенностью таких материалов, как НАБ и КНП (калиевый аналог ЛНП), является нецентросимметричность, открывающая дополнительные возможности их использования в нелинейной и интегральной оптике, что будет подробнее рассмотрено в 7.9. Возможность изоморфного встраивания в решетку кристаллов типа НАБ ионов хрома [111, И4], обеспечивающих эффективное поглощение излучения накачки н перенос ее на возбужденные ионы неодима, открывает, в частности, перспективы солнечной накачки и подчеркивает энергетические преимущества новых КЛС по сравнению с ранее известными легированными лазерными материалами. [c.234]

Безусловно, работы в данном направлении будут продолжаться, требуя создания новых оптических нелинейных и активных лазерных материалов с повышенной лучевой прочностью и лучшими теплофизическимн характеристиками, необходимыми для обеспечения эксплуатационного ресурса. [c.244]

Хелаты составляют класс лазерных материалов, в которых активными элементами являются трехвалент-иые ионы редких земель (RE), связанные с органическими группами нлн лигандами. Различают два главных типа лазерных компаундов [c.757]

Второе наше допуш ение состоит в том, что оба этих уровня расш,еп-лены на несколько подуровней, переходы между которыми являются неоптическими, а энергетический порядок суммарного расщепления соответствует яТ. Таким образом, атом, находясь в любом из этих состояний, может обмениваться энергией с кристаллической матрицей посредством оптических фононов. Поскольку расстояния между подуровнями гораздо менее яТ, время обмена составляет пикосекунды. Если в лазерном материале радиационное время жизни возбуждённого состояния имеет порядок миллисекунд, то атомы, находящиеся в основном и возбуждённом состояниях, будут успевать приходить в термодинамически равновесие и заселять подуровни в соответствии со статистикой Больцмана. Именно это обстоятельство, которое мы будем называть термализация верхнего и нижнего уровней, приводит к изменению частоты флуоресценции и делает возможным обеспечить радиационный баланс. [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...