- ЛАЗЕРНЫЕ СТЁКЛА
- ЛАЗЕРНЫЕ СТЁКЛА
-
- один из видов т. н. активной среды твердотельных лазеров. Синтезированы десятки различающихся по хим. составу многокомпонентных стёкол - силикатные, фосфатные, германатные, фторфосфатные, фторбериллатные, боратные, теллуритные и др. (см. Стекло), на к-рых получен эффект генерации.
Л. с. характеризуются мн. параметрами, описывающими их физ.-хим., спектрально-люминесцентные, генерационные, прочностные и др. свойства. Генерац. переходами в Л. с. являются излучат. переходы между энергетич. уровнями примесных активных ионов (см. Твердотельный лазер), гл. обр. ионов Nd3+ (основной генерац. переход
с длиной волны излучения
1,055 мкм), а также ионов Еr3+ (переход
-
1,54 мкм). Концентрация ионов Nd3+ в Л. с. может составлять от
1020 см -3 до 3*1021 см -3, ионов Еr3+
5*1019 см -3. Специфич. характеристиками Л. с. являются: время жизни метастабильного уровня энергии t, сечение генерац. перехода а, концентрация активных ионов N, квантовый выход люминесценции, коэф. нелинейности показателя преломления n2, температурный коэф. показателя преломления dn/dT, поглощение на длине волны генерации, содержание гидроксильных групп в стекле (степень обезвоженности), изменение оптического пути в Л. с. с изменением темп-ры (термооптическая постоянная W).
Широкое практич. применение нашли силикатные и фосфатные Л. с. Фосфатные Л. с. имеют более высокие спектрально-люминесцентные, генерационные и термооптич. характеристики, силикатные Л. с. более технологичны и дёшевы. Среди известных марок про-мышл. Л. с. отечественные силикатные стёкла с Nd3+ ГЛС1-ГЛСЗ, ГЛС5-ГЛС10, фосфатные стёкла с Nd3+ ГЛС21-ГЛС27, фосфатные стёкла с Еr3+ КГСС- 0135, зарубежные силикатные стёкла с Nd3+ ED-2, Q-246 (США), фосфатные стёкла с Nd3+ Q-88, 98, 100 (США), LHG-5,7, 8, 10 (Япония), фосфатные стёкла с Ег 3+ QE-1 (США). В табл. приведены нек-рые характеристики Л. с. с Nd3 + .
К недостаткам Л. с. по сравнению с распространёнными диэлектрич. лазерными кристаллами относятся: меньшие значения
, низкая теплопроводность и худшие механические свойства. Два последних фактора препятствуют созданию лазеров на стекле для работы в непрерывном режиме и в импульсно-периодич. режиме при высокой ср. мощности накачки. Преимуществами Л. с. являются относительно простая технология, низкая стоимость, возможность синтеза стекла в больших (до неск. сотен дм 3) объёмах и с высокой оптич. однородностью. Активные элементы (АЭ) лазеров изготавливаются в виде цилиндров, параллелепипедов, дисков, трубок разл. размеров. Площадь поперечного сечения АЭ может быть от единиц мм 2 до десятков см 2, длина - от единиц см до м. Изготавливаются также АЭ в виде волокон.
Характеристики некоторых марок лазерных стёкол с Nd3 +
Марка лазерного стекла
ГЛС2 Силикатное (СССР)
1,98
500
2,2
1 ,53
-16
31
ГЛС22 Фосфатное атермальное (СССР)
2,0
300
3,5
1 ,6
-57,5
2
ЕД-2 Силикатное (США)
2,83
300
2,71
1,57
1,52
29
80
Q-100 Фосфатное атермальное (США)
10,7
190
4,4
1,56
1,2
-46
0
LHG-8 Фосфатное атермальное (Япония)
3, 1
315
4,2
1,53
1, 13
-53
6
На стеклянных активных средах созданы миниатюрные лазеры и мощные лазерные системы, работающие в разл. режимах и применяющиеся в медицине, научных исследованиях, геодезии, для технол. целей, а также в экспериментах но управляемому термоядерному синтезу (УТС). Выходная мощность лазерных систем, созданных на стекле с Nd3+ для программы УТС, достигает значений 1013 Вт в импульсивном режиме при длительности импульса 1 нс. Типичные величины кпд лазеров иа стекле с Nd3+ 1-5%.
Лит.. Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1, М., 1978; Алексеев Н. Е. и др., Лазеры на стеклах, в кн.: Итоги науки и техники. Радиотехника, т. 18, М., 1978; Лазерные фосфатные стекла, под ред. М. Е. Жаботинского, М., 1980. Б. И. Денкер.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.