激光玻璃與激光晶體(tǐ)相比起主(zhǔ)要優勢在於:

(1)易於製備。應用(yòng)製備光學玻(bō)璃的工藝技術並加以改進,可以獲得高(gāo)度透明而光學 均勻的玻璃,較容易製得大尺寸的工(gōng)作物底材料成本低,大體積和含有高密度的激活粒子數是用於高功率和高(gāo)能激光器的重要有利條件。

(2)基質玻璃易於改變。基質玻璃的成份和性質變動範圍大,加入的激活劑的種(zhǒng)類和數量也不太受限製,因此(cǐ)較容易發展(zhǎn)成具有各種(zhǒng)特色的(de)激光玻(bō)璃品種係列。

(3)容易成型加工(gōng)。利用光(guāng)學玻璃熱成(chéng)型和冷加工(gōng)的工藝,激光玻璃易於直接成型為各種形狀,如棒、片、絲等(děng)和研密成高精度的光學麵,以適應多種器件結構發展(zhǎn)的需要。

(4)基於玻璃結構(gòu)的特點(diǎn),即近程有序和遠(yuǎn)程無序,玻璃中結構缺陷對(duì)破(pò)璃性質的影響小並且(qiě)易於消除,所以容易獲得(dé)各向同性、大體積上(shàng)性質均勻一致(zhì)的(de)工作物質。釹玻璃由於能在室溫產(chǎn)生激光,溫(wēn)度淬滅效應小,光泵吸收效串和發(fā)光的量(liàng)子效率高目前是最(zuì)主要的(de)激光玻璃。

激光玻璃由基質玻(bō)璃和激活離子兩部分組成。激光玻璃各種物理化學性質主要由基質玻璃決定,而它的(de)光譜性質則主要由激活離(lí)子決定。但是基質玻(bō)璃與激活離(lí)子彼此間互相作用,所以激活離子對激光玻璃的物理化學性質有一定的影響,而基(jī)質(zhì)玻璃對它的光譜性質的影響有時(shí)還是相當重要(yào)的。作為激光玻璃的基質玻璃,目前大多采用光學玻璃,然而並不是(shì)任何(hé)一種(zhǒng)光學玻璃接入任何一(yī)種激活離子都適合作激光玻璃。

激光玻璃必需滿足那些基(jī)本要求呢?概括起來有以下幾點:

(1)激活離子的發光機構中(zhōng)必需有亞穩態,形成三能(néng)級或四能縱機構;並要求亞穩態有較長壽命,使粒子數易於積累(lèi)達(dá)到反轉。為使激光玻璃(lí)有較高的效率和低的振蕩值,從能級機構來講,四能級優於三能(néng)級。而當終態能級(jí)與基態 能級之間能量間隔大於1000厘米-1時,在室溫下終態能級(jí)幾乎是空因此,在室溫下泵浦也易於產生粒子數反轉。目前已在玻(bō)璃中產生激光的各種激活離子,以Nd3+離子最佳,其為四能(néng)級機構,激光躍遷的終態與基態能級的間距約為(wéi)1950厘米。

(2)激光玻(bō)璃(lí)必需有各種適串的光譜性質。其中包括吸收光譜性質,要求在激發光源的輻射光漸內有寬而多的吸收帶(dài),高的吸收係數,吸收光譜帶與(yǔ)光源的輻射帶的(de)峰值盡可能重迭,這樣(yàng)有(yǒu)利於(yú)充分利用激(jī)發光源(yuán)的能量;熒光光譜性質,一般要求它的熒光譜帶少而窄,這樣輸(shū)出能量不致分散; 同時為使吸收的激發光能量盡(jìn)可能多地轉化為(wéi)激光能量(liàng),還(hái)要求熒光的量子效率盡(jìn)可能高,內部的能量損耗盡可(kě)能小。

(3)激光基質玻璃必需有良好的透(tòu)明度,尤其是對激光波長的吸收應盡可能低。基質玻璃的透明度高,就能使光泵的能量充分地被(bèi)激活離子所吸收,轉化為激光。透明度降低 就增加了基質對光泵能量的吸收,而使激光玻(bō)璃溫度升高,這會(huì)帶來一係列缺點。目前光泵的輻射譜帶(dài)大部分位於可見光及近紫(zǐ)外和紅外區域,所以必須選擇在該區(qū)域透明的材料。在無機玻(bō)璃中以氧化物和氟化物玻璃較為適宜。基(jī)質玻璃中若含有鐵(tiě)、銅、鉛、錳、鑽、鎳等過渡金屬元素的化合物.在近紫外(wài)到紅外都有強的吸收,會使基質玻璃的透明度下降。在玻璃中引起激光(guāng)波長吸收的主要來源是雜(zá)質(zhì)。

(4)激光玻璃必需有良好的(de)光學均勻性。激光玻璃的(de)光學不均勻性使光線通過玻璃後波麵變形和產(chǎn)生(shēng)程差,促使其振蕩閾值(zhí)升良效率降低(dī),發散角增(zēng)加。

(5)激光玻璃(lí)必需(xū)有良好的熱光(guāng)穩定件。激光器工作時由於激(jī)活離子的非輻射躍遷損失和(hé)基質玻璃的紫外、紅外吸收光泵的一部分(fèn)光能轉化為使玻璃溫度(dù)升(shēng)高的熱能。同時,由於吸熱和冷卻條(tiáo)件的不(bú)同在棒的徑向就(jiù)會出現溫度梯度。這些因素除(chú)導(dǎo)致(zhì)激光玻璃(lí)的光學均勻(yún)性(xìng)降低而影響激光性(xìng)能外,甚至會使激光被(bèi)璃由於熱機械性(xìng)能不好而損壞。

(6)激光玻(bō)璃必需(xū)有良好的(de)物理化學性能。除了以上幾(jǐ)點要求外(wài),為了便於(yú)製造、加工和使用(yòng),還要求激光玻璃具有良好的物別化學性能。這包括(kuò)失(shī)透傾(qīng)向小,化學穩定性(xìng)高。有一定的機械強度和良好的光照穩定性和熱導性等。失透(tòu)傾向高的玻璃使玻璃製造,尤(yóu)其是大塊玻(bō)璃的生產工藝帶來困難,並難於得到光學均勻性高的被璃。