激光材料的發(fā)展

激光是本世紀(jì)的重大發(fā)明之一，自1960年用紅寶石作工作物質(zhì)首次振蕩出了激光之后，在激光的基礎(chǔ)理論、激光的應(yīng)用、激光材料和器件的研究等各個(gè)方面都有了迅速發(fā)展。激光是利用受激輻射原理，在諧振腔內(nèi)振蕩出的一種特殊光。它同普通光相比，具有良好的單色性、相干性和髙亮度的特點(diǎn)。

用于產(chǎn)生激光的材料叫做激光工作物質(zhì)，有固體、氣體和液體三種。固體的激光工作物質(zhì)有無(wú)機(jī)非金屬的單晶和玻璃。

固體激光材料，是由激活離子和收容激活離子的基質(zhì)物質(zhì)構(gòu)成的。激光和激光用光泵的波長(zhǎng)，主要是由激活離子的種類決定的。對(duì)激光材料應(yīng)具備最基本的性能是，由光泵激發(fā)后要實(shí)現(xiàn)粒子反轉(zhuǎn)狀態(tài)，即處于髙能級(jí)的原子(分子)數(shù)多于低能級(jí)的狀態(tài)，使受激輻射商過(guò)受激吸收，以形成激光輸出。在受激發(fā)和輸出激光過(guò)程中，材料還要保持穩(wěn)定狀態(tài)，具體的說(shuō)要滿足下列要求：①激活離子與基質(zhì)要匹配適當(dāng)振蕩出激光；②振蕩出的激光波長(zhǎng)是透明的；③光學(xué)質(zhì)量要均勻；④機(jī)械性質(zhì)要好，熱導(dǎo)率要大，不致由激光引起熱損傷;⑤對(duì)強(qiáng)激光具有抗光性，不會(huì)發(fā)生光損傷。其中，①②兩點(diǎn)是由物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)等因素決定的；③點(diǎn)主要是取決制造的工藝④⑤兩點(diǎn)可從調(diào)整材料的化學(xué)成分與微跫摻雜的加入量和改善器件的結(jié)構(gòu)上設(shè)法解決。

人們比較早研制出的固體激光工作物質(zhì)雖有上百種之多，但有實(shí)際使用價(jià)值的主要有:紅寶石、摻釹釔鋁石榴石、摻釹鋁酸釔和釹玻璃四種。這些工作物質(zhì)，都可制成在常溫下工作的固體激光器，可以做脈沖、調(diào)Q、連續(xù)和選模方式工作。