химический каталог




ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, вещества, используемые в качестве активных сред лазеров. Основные ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. - диэлектрическая кристаллы и стекла, полупроводниковые кристаллы, газы, неорганическое жидкости и растворы красителей. Диэлектрический кристаллы и стекла - активные среды твердотельных лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями, как правило, примесных активных ионов (ионы РЗЭ и переходных металлов; чаще всего Nd3+ ) и так называемой центров окраски (например, F - центры в кристаллах некоторых фторидов). Среди наиболее известных лазерных кристаллов Y3Al5O12-Nd3+, Y3Al5O12-Еr3+, YAlO3-Nd3+, KGd(WO4)2-Nd3+, LiYF4-Nd3+, ВeАl2O4-Сr3+, Аl2O3-Сr3+, Cd3Se2Ga3O12-Cr3+-Nd3+. Кристаллы Y3Al5O12-Nd3+ по совокупности эксплуатационных свойств превосходят др. неодимовые ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. Среди стекол широкое практическое применение нашли многокомпонентные стекла на силикатной и фосфатной основе, содержащие ионы Nd3+ . Концентрация активных ионов в кристаллах и стеклах обычно составляет 1-2% по массе, что соответствует наличию 1020 частиц в 1 см3; в некоторых матрицах (например, кристаллы NdxLa1-xР5О14, неодимовые фосфатные стекла) концентрация активных ионов может достигать 10-15% по массе, т.е. более 1021 частиц в 1 см3. Столь высокая плотность активных частиц позволяет получать значительной мощность генерации с единичного объема ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. Кристаллы для лазеров выращивают преимущественно путем направленной кристаллизации из расплавов (например, по методу Чохральского); стекла варят в керамич. и платиновых сосудах. Кол-во посторонних примесей в исходных веществах не должно превышать 10-3-10-4 % по массе. На диэлектрическая кристаллах и стеклах созданы лазеры, работающие в различные режимах и излучающие преимущественно в диапазоне длин волн 1-3 мкм. Их мощности генерации достигают 1 кВт в непрерывном режиме (кристаллы Y3Al5O12-Nd3+), 1013 Вт в импульсном режиме при длительности импульса 1 нc (стекло с Nd3+ ); кпд 1-5%. Основные недостатки этого типа ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. - сложность выращивания кристаллов больших размеров и высокого оптический качества, низкая теплопроводность и невысокие механические свойства стекол, что препятствует созданию лазеров на стекле, работающих в непрерывном или периодической режиме при большой средней мощности накачки. Полупроводниковые кристаллы - активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Используют полупроводники типа AIIBVI, AIIIBV, AIVBVI. Активные элементы изготовляют из монокристаллощ (например, CdS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для которых характерен электронно-дырочный переход (р-n-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по химический составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. наиболее распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа АIIIВV на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и Аl и их твердых растворов. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых растворов замещения (например, AlxGa1-xAs), в которых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы получают из особо чистых исходных веществ кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых растворов. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, например, элементы II (Zn, Cd, Mg; акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S; доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью (~10-9 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 105 Вт при длительности импульса 3 нc и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. ограничивает выходную мощность лазеров. Газы используются как активные среды различные газовых лазеров. Активными частицами в них может быть нейтральные атомы (Не, Сu, I), устойчивые молекулы (СО2, СО, N2, HF), эксимерные молекулы (Аr2, Kr2, ArF, KrF), ионы инертных газов (Аr2+ , Аr3+ , Кr2+, Kr3+ Ne2+ , Ne3+ ), пары металлов (Cu+, Cd2+). Малая плотность газов ограничивает плотность активных частиц величиной 1015-1016 см+3, в связи с чем энергосъем с единичного объема газовой активной среды невелик. В одних случаях активной средой являются исходные газы или газовые смеси (например, СО; смесь He-Ne, в которой активными частицами служат атомы Ne, смеси СО2 с N2 и парами Н2О или Не, в которых активные частицы - молекулы СО2), в других - приготовление активной среды происходит в процессе работы лазера, например при ионизации нейтральных атомов инертных газов (лазеры на ионизир. газах), образовании возбужденных атомов, радикалов и молекул в результате инициир. химический реакций (лазеры химические), образовании эксимерных молекул (эксимерные лазеры), испарении металлов (лазеры на парах металлов). Вследствие разнообразия активных газовых сред созданы лазеры, перекрывающие диапазон длин волн от вакуумной УФ области до субмиллиметровых. Мощности генерации составляют 105 Вт в непрерывном режиме (газодинамич. СО2 - лазер) и 1011 Вт в импульсном режиме при длительности импульса 20 нc (химический HF - лазер). Лазеры на нейтральных атомах, ионизованных газах и парах металлов имеют кпд ~0,1%, кпд газодинамич. лазеров ~1%, кпд мол. лазеров может достигать 25%. Благодаря большой однородности активных газовых сред расходимость лазерного излучения очень незначительна и близка к дифракц. пределу. Неорганическое жидкости и растворы краентелей - активные среды жидкостных лазеров. наиболее часто применяют активные неорганическое жидкости на основе POCl3-SnCl4, SeOCl2 и SOCl2 с примесью ионов Nd3+. Генерационными переходами в них являются переходы между уровнями энергии ионов Nd3+ (1020 частиц в 1 см3) и молекулами красителей. В лазерах на POQ3-SnCl4 (или ZrCl4)-Nd3+ достигнута импульсная мощность генерации 1010 Вт при длительности импульса 20 не, кпд - несколько %. В лазерах на красителях применяют ксантеновые, метиновые, оксазиновые красители, производные оксазола и диазола, кумарины и фталимиды. Растворители - спирты, глицерин, H2SO4, вода и др. В пределах широких полос излучения красителей возможна плавная перестройка частоты генерации. Лазеры на красителях излучают в диапазоне длин волн 0,34-1,1 мкм; при лазерной накачке в непрерывном режиме генерации достигнута выходная мощность 20 Вт, в импульсном режиме - 108 Вт при длительности импульса 10 нc. Потенциальное преимущество жидкостей перед др. ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ м. - сочетание высокой плотности активных частиц и высокой оптический однородности в больших объемах.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
маленькая сковородка купить
посуда для индукционных плит купить в нижнем новгороде
москва современник дом культуры на яузе метро
столярный верстак цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.05.2017)