掺铬增益介质(chromium-doped gain media)

更新时间:2024-12-01 08:02:31

分类: 光学材料

掺铬增益介质(chromium-doped gain media) 详述

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定义:
掺杂铬离子的激光增益介质

铬属于过渡金属族元素。不同电荷态的铬离子都可作为增益介质的激光活性掺杂物: 

  1. Cr2+常用在锌化合物中,例如Cr2+:ZnS,Cr2+:ZnSe,Cr2+:ZnSxSe1−x和r2+:CdSe。采用这种晶体的激光器可以辐射的波长在1.9到3.5μm之间,泵浦光波长范围为1.5-1.9μm。除了具有很大的辐射带宽之外,这种激光器还具有较低的阈值泵浦功率,还可以采用二极管泵浦。可以被动锁模这种激光器产生长度小于100fs的脉冲。 
  2. Cr3+是红宝石激光器的活性组分(掺铬氧化铝),第一台激光器的增益介质就是紫翠宝石(Cr3+:BeAl2O3),是早期可调谐固态激光器的增益介质。Cr3+常用于以下增益介质中,Cr3+:LiSrAlF6 ,Cr3+:LiCaAlF6 和Cr3+:LiSrGaF6,辐射波长在0.8-09之间μm。(这种晶体被称为氟铝钙锂石。)采用这种介质的被动锁模激光器可以用来产生长度小于10fs的脉冲。与钛蓝宝石激光器相比,这种激光器更便宜,因为它们可以采用红光泵浦光源而不是绿光泵浦源,可以工作在较低的泵浦功率下,因此可以采用二极管泵浦。然而,它得到的输出功率更低(在高温度下,热淬灭效应更高),波长调谐范围更小,最短脉冲长度更长。一些相对较新的材料包括Cr3+:LiInGeO4,Cr3+:LiScGeO4,和 Cr3+:LiInSiO4。其中,Cr3+可以辐射非常长的波长范围,在1.2-1.6μm之间,并且带宽很宽。 
  3. Cr4+离子用在例如Cr4+:YAG,Cr4+:MgSiO4及其它硅氧化物中和锗酸盐、磷灰石等晶体中。Cr4+:YAG的辐射范围约为1.35-1.65 μm,Cr4+:MgSiO4的为1.1-1.37 μm.采用Cr4+:MgSiO4钇铝石榴石激光器可以得到长度小于20fs的脉冲,采用的泵浦源为 Cr4+ 激光器。 

由于这些增益介质中很强的电子声子相互作用,掺铬激光器也称作电子振动激光器,具有很大的增益带宽。 
需要注意的是,有些掺铬晶体,尤其是Cr4+:YAG,也可以用作Q开关激光器的饱和吸收器

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