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鈦寶石的FOM

一.什么是鈦寶石的品質因子

表征鈦寶石晶體的重要參數為FOM值,定義為吸收主峰處π光吸收系數與增益峰值波長處π光吸收系數之比,通常稱為品質因子。

FOM與吸收趨勢線
圖 1. FOM與吸收趨勢線

?二. 如何量化表述材料的品質因子?

α吸收主峰處是吸收主峰處π光吸收系數,α增益峰值處是增益峰值波長處π光吸收系數。
通常吸收主峰出現在490~532nm波段處,增益峰值出現在800nm左右,此文將吸收主峰定位490nm處,增益峰值定為800nm處。

三.  什么是吸收系數?

吸收系數α,表示在光穿過介質時,每經過單位長度時,能量被吸收的比例。

四.  鈦寶石的品質因子受什么影響

鈦寶石的FOM主要與Ti3+離子濃度有關,當Ti3+離子濃度過高時,Ti3+會轉變成Ti4+,Ti4+濃度增加,從而造成晶體的紅外吸收增強,FOM值降低。
鈦寶石的FOM還與晶體生長方法有關,采用HEM法生長的Ti: Sapphire在沒有額外退火工藝的情況下,通常會產生較高的FOM值。
除此之外還有退火工藝,退火影響的實質就是將Ti4+會轉變成Ti3+,以此改善FOM。

五.  為什么要測量材料的品質因子FOM

品質因子FOM是表示晶體質量的參量。當FOM越大,就說明晶體質量越好,晶體的光增益越高。而且隨著品質因子值的增大,熒光強度逐漸減小,但是品質因子值的增大意味著Ti3+與Ti4+的濃度比值增大。

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