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摻鐿激光晶體主要特征介紹

  鐿(Yb)是一種屬于稀土金屬族的化學元素。在激光技術中,它以三價離子Yb3+的形式發揮著重要作用,它被用作各種基質材料(包括YAG,YAP,鎢酸鹽(如KGW, KYW,KLuW),YVO4,硼酸鹽(BOYS,GdCOB),磷灰石(SYS),三氧二某化合物(Y2O3,Sc2O3) )中的激光活性摻雜劑,也經常用于活性光纖中。它通常用于各種類型的高功率激光器和波長可調固態激光器。

  摻鐿激光晶體和玻璃具有許多有趣的特性,這些特性與摻釹激光增益介質的特性不同:

  它們具有非常簡單的電子能級結構,只有一個激發態流形(2F5/2)從基態流形(2F7/2)接近近紅外或可見光子。泵浦和放大涉及基態和激發態的不同子能級之間的轉換(見圖1)。子能級在真空中是能量簡并的,但這種簡并被晶格中的電場消除;

  量子缺陷總是很小,可能允許激光器的非常高的功率效率并減少高功率激光器中的熱效應(例如熱透鏡效應)。然而,顯著的準三能級行為可能會引起并發癥,這是小量子缺陷的必然結果;

  簡單的電子結構排除了激發態吸收以及各種有害的猝滅過程;

  與摻釹晶體相比,激光躍遷的增益帶寬通常相當大。這允許寬波長調諧范圍或在鎖模激光器中產生超短脈沖;

  高能態壽命相對較長(通常約為1-2ms),這有利于Q開關和脈沖放大器。然而,它也意味著明顯低于摻釹增益介質的躍遷橫截面,這在各種情況下是有害的。

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