紅寶石激光器的組成

       紅寶石激光器一般地包括紅寶石棒、脈沖氙燈、聚光器和光學諧振腔等四部分。其工作物質是紅寶石棒,它是以摻鉻的氧化鋁(Al2O3)人工晶體(通常稱紅寶石)磨制而成。其中鉻離子的濃度,按氧化鉻與氧化鋁的重量比,典型的為0.05%。紅寶石棒的光學質量要求很高,將棒的兩端研磨和拋光成光學平行平面,其平行度要求優于10秒,平面度不低于1/4光圈,端面與棒軸的垂直度不低于1分,側面不拋光,以防止產生寄生的激光振蕩。在棒的兩端(通常在聚光器之外)各置一鍍多層介質膜的反射鏡,其一是全反射鏡,另一個為半透半反鏡(其反射率可取70~90%),此兩反射鏡構成激光器的諧振腔。

  紅寶石激光器通常采用光激勵的辦法,即用脈沖氙燈發出的光能集中地照射在紅寶石棒上,可利用一聚光器。聚光器是一內壁拋光鍍金屬的橢圓柱形的腔體,氙燈和紅寶石棒并排對稱地放在聚光器橢圓柱腔的兩個焦線上。

  紅寶石中的激光作用是通過Cr3+(鉻離子)的受激發射過程而實現的,因而Cr3+通常稱為激活離子,它是紅寶石中產生激光的“主體”。而紅寶石的主要成分氧化鋁只是容納鉻離子的基質,對激光作用只起間接作用,因此為了弄清紅寶石激光器的工作原理,需要對紅寶石中的鉻離子的能級結構及其光學特性進行闡述。



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