激光增益介质的相关物理特性

2024-07-09 15:45 中测光科
9

激光增益介质的物理特性对其在激光器中的应用至关重要。理想的增益介质特性包括:在所需波长范围内具有显著的激光跃迁,且最大增益出现在该区域;在该波长范围内,宿主介质应具有高透明度;具备有效的泵浦吸收能力,适用于光泵浦激光器;适当的上能态寿命,以满足Q开关应用或快速调制功率的需求;高量子效率,通过减少猝灭效应和激发态吸收等普遍性问题来实现,同时也可能通过某些有益效应如多声子跃迁或能量转移来增强;理想情况下,应表现为四级行为,以避免准三级行为带来的额外约束;此外,增益介质应坚固耐用,具有长使用寿命和良好的化学稳定性。


1.jpg


对于固态激光增益介质,需要具备良好的光学质量和所需尺寸的基质介质,能够进行良好的切割和抛光,允许高掺杂激光活性离子而不会聚集,化学性质稳定,具有良好的热导率和低热光系数,以及高抗机械应力性;光学各向同性可能是理想的,但在某些情况下,双折射和偏振相关增益也是可取的。对于高增益、低阈值泵浦功率的应用,发射截面和上态寿命的高乘积至关重要。在泵浦源光束质量要求较低的情况下,高泵浦吸收率可能有所帮助。对于波长调谐应用,大增益带宽是必要的。在产生超短脉冲时,宽而平滑的增益谱以及适当的色散和非线性也很重要。对于无Q开关不稳定性被动锁模应用,需要足够高的激光截面。在高能脉冲放大应用中,如再生放大器,光学损伤阈值应高,且增益饱和通量不宜过高。

需要注意的是,在许多情况下,这些要求可能会部分相互冲突。例如,非常低的量子缺陷与四级行为不兼容;较大的增益带宽通常意味着激光横截面小于理想值,并且量子缺陷不能非常小;固态激光增益介质中的无序会增加增益带宽,但也会降低热导率;较短的泵浦吸收长度可能有利,但也往往会加剧热效应。

因此,不同应用场景对增益介质的要求差异显著,各种增益介质仍将对应用至关重要,而正确的选择对于构建性能最佳的激光器至关重要。为此,中测光科认为定量激光建模和仿真通常是很有帮助的。


咨询热线(Tel): 0591-83855102

E-mail:uki@measopt.com

联系人:翁女士(UKI)

地址:福建省福州市仓山区建新镇西三环智能产业园A3栋

版权所有© 中测光科(福建)技术有限公司
联系我们
公众号