激光玻璃與激(jī)光晶體相比起(qǐ)主要優勢在於:

(1)易於製備。應用製備光學玻璃的工藝技術並加以改進,可以獲得高度透明(míng)而光學 均勻的(de)玻璃(lí),較容(róng)易製得大尺寸的工作物底材料成本低,大體積和(hé)含有高(gāo)密度的激活粒子數是用於高功率和高能(néng)激光器(qì)的(de)重要(yào)有利條件。

(2)基(jī)質玻璃易於改變。基質玻璃的成份和性質變動範圍大,加入的激活劑(jì)的種類和數量也(yě)不太受限製,因此(cǐ)較容易(yì)發展成具有(yǒu)各種特色的激光玻璃品(pǐn)種係列。

(3)容易(yì)成型加工。利用光學玻(bō)璃熱成型和冷加工的工藝,激(jī)光玻璃(lí)易於直接成(chéng)型為各種形狀(zhuàng),如棒、片(piàn)、絲等和研密成高(gāo)精度的光學麵,以適應多種(zhǒng)器件結構發展的需要。

(4)基(jī)於玻璃結構的特點,即近程有(yǒu)序和遠程無序,玻璃中結構缺陷對破璃性質的影響小並且(qiě)易於(yú)消除,所以容易獲得各向同性、大體積(jī)上性質均勻一致的工作物質。釹(nǚ)玻璃由於能在室溫產生激(jī)光,溫度淬滅效應小,光泵(bèng)吸收效串和發光的量子效率高目前是最主要(yào)的激光玻璃(lí)。

激光玻璃由基質玻(bō)璃和激活離子兩部分組(zǔ)成。激光(guāng)玻璃各種物(wù)理化學性質(zhì)主要由基質玻璃決定(dìng),而(ér)它的(de)光譜性質則(zé)主要由激活離子決定。但是基質玻璃與激活離子彼此間互相作(zuò)用,所以激活離子(zǐ)對激光玻璃的物理化學性質有一定的影響,而基質玻璃對它的光譜性質(zhì)的(de)影(yǐng)響有時還是相當重要的。作為激光玻璃的基質玻璃,目前大多采用光學玻璃,然而並(bìng)不是(shì)任何一種(zhǒng)光學玻璃接入任何(hé)一種激活離子都適(shì)合作激光玻璃。

激光玻璃必需滿足那些基本要求呢?概括起來有(yǒu)以下幾點:

(1)激活離(lí)子的發光機構中必(bì)需有亞穩態,形成三能級或四能縱機構;並要(yào)求亞穩(wěn)態有較長壽命,使粒子數易於積累達到反轉。為使激光玻璃有較(jiào)高的效率和低的振蕩值,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(zhī)間能量間隔大於1000厘米-1時,在室(shì)溫下終態能級幾乎是空因此,在室溫下(xià)泵浦也易於產生粒子數反轉(zhuǎn)。目前已(yǐ)在玻璃中產生激光的各種(zhǒng)激活離子,以Nd3+離子(zǐ)最佳,其為四能級機構,激光躍遷的終(zhōng)態與基(jī)態能級的間距約為1950厘米。

(2)激光(guāng)玻璃必(bì)需有各種適串的光譜性質。其中包括吸收光譜性質,要(yào)求在激發光源的輻射光漸內有(yǒu)寬而多(duō)的吸收帶,高的吸收係數,吸收光譜帶(dài)與光源的輻射帶的峰值盡可能重迭,這樣(yàng)有利於充分利用激發光源(yuán)的能量;熒光光譜性質,一般要求它的熒光譜帶少(shǎo)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(kě)能多地轉化為激光能量,還要求熒光的量子效率盡可能高(gāo),內部的能量損耗(hào)盡可能小。

(3)激光基質玻璃(lí)必需有良好的透明度,尤其是對激光波(bō)長的吸收應盡可能(néng)低。基質玻璃的透明度(dù)高,就能使光泵(bèng)的能量充分地被激活離子所吸(xī)收(shōu),轉化為(wéi)激(jī)光。透明度降低 就增加了基質對光泵能量的吸收,而使激光玻璃溫度升高,這會帶來一係列缺點。目前光泵的輻射譜帶大部分位於可見光及近紫外(wài)和紅(hóng)外區域,所以必須選擇(zé)在該區域透(tòu)明的材料。在無機玻璃中以氧化物和氟化物玻璃較為適宜。基質玻(bō)璃中若(ruò)含(hán)有鐵、銅、鉛、錳、鑽、鎳等過渡金屬元素的化合物.在近紫外到紅外都有強的吸收,會使基質玻璃的透明度下降(jiàng)。在玻璃中引起激(jī)光波長吸收的主要來源是雜質。

(4)激光玻璃必需有良好(hǎo)的光學均勻性(xìng)。激光玻璃的光學不均勻性使光(guāng)線通過玻璃後波麵變形和產生(shēng)程差,促使其振蕩(dàng)閾值升良效率降低,發散角增加。

(5)激(jī)光玻璃(lí)必需(xū)有(yǒu)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的(de)紫外、紅外吸收光泵的一(yī)部分光能轉化為使玻璃溫度升高的熱能。同時,由於吸熱和冷卻條件的不同在(zài)棒的徑向就會出現溫度梯度。這些因素除導致激光玻(bō)璃的(de)光學均勻性降低而影響激光性能外,甚至會使激光被璃由於熱(rè)機械性(xìng)能不好而損壞(huài)。

(6)激光玻璃必需有(yǒu)良好的物理化學性能(néng)。除了以上幾點要(yào)求外,為了便(biàn)於製造、加工和使用,還要求激(jī)光玻(bō)璃具有良好(hǎo)的物別化學性(xìng)能。這(zhè)包括失透傾向小,化學穩定性高。有一定的(de)機械強度和良好的光照穩定性(xìng)和熱導性等。失透傾向高(gāo)的玻璃使玻璃(lí)製造,尤其是大塊玻璃的生(shēng)產工藝(yì)帶來困難,並(bìng)難於得到光學均(jun1)勻性高的被璃。