Nd-Glass雷射简介.doc.doc

Nd、glass、laser簡介： (1)、Nd： 釹(Nd)為鑭系稀土元素中的第四個元素(原子序數60)，其最外層電子殼層結構的電子組態為：4d104f45s25p66s2，它失去了三個外層電子後形成三價正離子，分別是6s2二個電子及4f一個電子，所以Nd3+離子的外層電子組態變成4d104f35s25p6。其中參加躍遷的電子為4f3的三個電子，而由於在外層的5s25p6為滿殼層，會對這三個電子產生屏蔽作用，正是這個原因，所以像Nd3+這一類稀土元素離子滲入晶体後的能級結構基本上與相應的自由離子的能級結構相同，也因此Nd3+的吸收及發射譜線很窄，是極理想的產生雷射的介質。 (2)、Glass： 1、何謂玻璃： 多數之液体經冷卻時於一定之溫度下就凝固變成結晶体。但是某種之液体經冷卻就遂漸增加其粘性，且不在一定之溫度下凝固，最後不行結晶而成為硬的固形物。如此之非結晶性的凝固物即稱謂玻璃狀態。具有如此狀態之物質即稱謂玻璃。且有機物、無機物均有如此類之物質。(註一) 2、光學玻璃： 光學玻璃最重要地必要條件為均質也。為了使玻璃呈均質起見，可以說是花費了一切技術上之努力也不為過。以下列舉光學玻璃所要求之性質： a、須無色 b、須無氣泡 c、須無條紋 d、須無歪曲 e、耐風化性須大 f、折射率須一定 (3)、laser： 「雷射」一詞是英文「LASER」的譯音，LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation等字的縮寫。，(Coherence)，，、、、，，。 Nd-Glass： 在銣玻璃中，還有可以加一些物質來產生變化的，而其中只有摻矽酸鹽和磷酸鹽的玻璃，能夠有足夠的光學、機械學、化學性質來滿足我們所需。摻磷酸鹽的銣玻璃雷射一般比摻矽酸鹽的有較高的受激放射cross section (約50 % higher)，如下表，顯示了一些磷酸鹽、矽酸鹽的銣玻璃之性質。 Table Physical and optical properties of Nd-doped glass Glass type Spectroscopic Properties Q-246 Silicate (Kigre) Q-88 Phosphate (kigre) LHG-5 Phosphate (Hoya) LHG-8 Phosphate (Hoya) LG-670 Silicate (Schott) LG-760 Phosphate (Schott) Peak wavelength (nm) 1062 1054 1054 1054 1061 1054 Cross Section (10-20cm2) 2.9 4.0 4.1 4.2 2.7 4.3 Fluorescent Lifetime (μs) 340 330 290 315 330 330 Linewidth FWHM (nm) 27.7 21.9 18.6 20.1 27.8 19.5 Density (gm/cc) 2.55 2.71 2.68 2.83 2.54 2.60 Index of Refraction (Nd) 1.568 1.545 1.539 1.528 1.561 1.503 Nonlinear Index n2 (10-13esu) 1.4 1.1 1.28 1.13 1.41 1.04 Dn/dt (200-400C) (10-6/0C) 2.9 -0.5 8.6 -5.3 2.9 -6.8 Thermal Coeff. Of Optical Path (200-400C) (10-6/0C) 8.0 2.7 4.6 0.6 8.0 --- Transformation Point (0C) 518 367 455 485 468 --- Thermal Expansion coeff. (200-400C) (10-6/0C) 90 104 86 127 92.6 138 Thermal Conductivity (w/m) 1.3 0.84 1.19 --- 1.35 0.67 Specific Heat (J/g*K) 0.93 0.81 0.71 0.75 0.92 0.57 Poisson’s Ratio 0.24 0.24 0.237 0.258 0.24 0.27 目前磷酸鹽的銣玻璃雷射已用於一些大型系統，如核融合中。然而這些高功率的雷射用在像核融合時，它的折射率非線性項就變得重要需要考慮，此時我們可在玻璃中添加氟化物來減小非線性項的影響。 玻璃雷射和晶体雷射之間有兩大不同點： 第一：玻璃的導熱性大多都比晶体還差。 不