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激光百科
發(fā)布時(shí)間:2022-11-12 10:25 人氣:
激光晶體棒也叫激光棒、晶體棒。在激光打標(biāo)機(jī)、激光焊接機(jī)、激光洗紋身機(jī)、激光劃片機(jī)等各類激光設(shè)備上應(yīng)用。激光晶體棒是激光行業(yè)常見(jiàn)的一件激光器件,沒(méi)有它就沒(méi)有激光。 激光晶體是指可將外界提供的能量通過(guò)光學(xué)諧振腔轉(zhuǎn)化為在空間和時(shí)間上相干的具有高度平行性和單色性激光的晶體材料。是晶體激光器的工作物質(zhì)。激光晶體由發(fā)光中心和基質(zhì)晶體兩部分組成。大部分激光晶體的發(fā)光中心由激活離子構(gòu)成,激活離子部分取代基質(zhì)晶體中的陽(yáng)離子形成摻雜型激光晶體。激活離子成為基質(zhì)晶體組分的一部分時(shí),則構(gòu)成自激活激光晶體。
激光晶體所用的激活離子主要為過(guò)渡族金屬離子和三價(jià)稀土離子。過(guò)渡族金屬離子的光學(xué)電子是處于外層的3d電子,在晶體中這種光學(xué)電子易受到周圍晶場(chǎng)的直接作用,所以在不同結(jié)構(gòu)類型的晶體中,其光譜特性有很大差異。三價(jià)稀土離子的4f電子受到5s和5p外層電子的屏蔽作用,使晶場(chǎng)對(duì)其作用減弱,但晶場(chǎng)的微擾作用使本來(lái)禁戒的4f電子躍遷成為可能,產(chǎn)生窄帶的吸收和熒光譜線。所以三價(jià)稀土離子在不同晶體中的光譜不像過(guò)渡族金屬離子變化那么大。
激光晶體所用的基質(zhì)晶體主要有氧化物和氟化物。作為基質(zhì)晶體除要求其物理化學(xué)性能穩(wěn)定,易生長(zhǎng)出光學(xué)均勻性好的大尺寸晶體,且價(jià)格便宜,但要考慮它與激活離子間的適應(yīng)性,如基質(zhì)陽(yáng)離子與激活離子的半徑、電負(fù)性和價(jià)態(tài)應(yīng)盡可能接近。此外,還要考慮基質(zhì)晶場(chǎng)對(duì)激活離子光譜的影響。對(duì)于某些具有特殊功能的基質(zhì)晶體,摻入激活離子后能直接產(chǎn)生具有某種特性的激光,如在某些非線性晶體中,激活離子產(chǎn)生激光后通過(guò)基質(zhì)晶體能直接轉(zhuǎn)換成諧波輸出。
激光晶體棒的組成和應(yīng)用
能夠輻射出激光的晶體就是激光晶體。激光是指利用工作物質(zhì)中多數(shù)粒子處于激發(fā)態(tài),用外界光感應(yīng),使所有處于激發(fā)態(tài)的粒子同時(shí)完成受激輻射,發(fā)出一束強(qiáng)大的光束。 能夠輻射出激光的晶體棒叫做激光晶體棒。
激光具有良好的方向性,單色性和相干性,由于這些特性,使它在社會(huì)各個(gè)方面都得到廣泛應(yīng)用。
晶體激光由兩部分組成,一部分是作為“發(fā)光中心”的激活離子,另一部分是作為激活離子“載體”的基質(zhì)晶體?;|(zhì)晶體中最重要的是氧化物晶體,這些晶體具有熔點(diǎn)高,硬度大,導(dǎo)熱性能好等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。在它們中間,紅寶石和釔鋁石榴石(YAG)應(yīng)用最廣泛,還有一種叫“色心”的基質(zhì)晶體,由于它們的晶格缺陷能吸收某一光譜范圍的可見(jiàn)光而呈現(xiàn)某種顏色,從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的激光振蕩。
YAG激光棒按照加熱方式最常見(jiàn)的有兩種:電阻爐和感應(yīng)爐,感應(yīng)爐生產(chǎn)晶體比較慢,可以用于焊接 切割 打標(biāo) 美容,可以用于脈沖和連續(xù)激光器;而電阻爐生產(chǎn)晶體比較快,當(dāng)然價(jià)格也比較便宜(不是說(shuō)電阻爐的就便宜,他們只是用途不一樣而已,軍品科研上這個(gè)電阻爐的有很大優(yōu)勢(shì)的),主要用于軍事、科研、測(cè)距、點(diǎn)焊機(jī)、醫(yī)療美容,只能用于脈沖激光器。
關(guān)于美容棒:美容棒分為單摻和雙摻,單摻就是 粉棒,也叫ND:YAG棒。Ce:ND:YAG因摻Ce以后晶體呈黃色,所以叫黃棒,我們也叫他雙摻棒。關(guān)于美容棒的鍍膜,一般是兩端鍍?cè)鐾改ぃ劣诳蛻粜枰裁从猛?,自己在諧振腔里面加相應(yīng)的全反鏡和半反鏡,這樣半反鏡的透過(guò)率就可以自主選擇。也有部分客戶對(duì)美容棒有特殊需求,比方一端鍍?nèi)茨?,另一端?0%左右透過(guò)率的膜,這樣的棒就需要定制。
激光晶體棒的生長(zhǎng)方式:提拉生長(zhǎng)法
激光晶體棒是不是摻雜濃度越高越好?濃度高出光功率會(huì)大一些,但是一般濃度越高光束質(zhì)量會(huì)下降。。
關(guān)于刻螺紋棒與常規(guī)棒的優(yōu)劣:刻螺紋棒的優(yōu)勢(shì)是表面積大,散熱快, 劣勢(shì)就是螺紋棒易產(chǎn)生垢,難清洗,端部假如出現(xiàn)裂紋之類的難維修,功率下降比較快。常規(guī)棒劣勢(shì)就是散熱慢一點(diǎn),但是不容易產(chǎn)生垢,清洗容易,端部出現(xiàn)小裂紋可以截?cái)鄮缀撩字匦聮伖忮兡ぃ€可以繼續(xù)使用,只是功率會(huì)稍微下降一點(diǎn),這個(gè)加工難度比刻螺紋棒簡(jiǎn)單一些。
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