Long long ago,宝石界的“网红”横空出世。 此宝石在不同的光源照射下,不同光照角度和观测角度下,可以呈现出不同的颜色,人称“白昼里的祖母绿,黑夜里的红宝石”。
可绿可紫可金的宝石Alexandrite 这宝石什么来头?
Alexandrite的分子式为Cr:BeAl2O4,也就是掺杂有铬离子的铝酸铍晶体。铬离子在可见光范围内具有很宽的吸收谱,而且具有强烈的波长选择性,而铝酸铍晶体的双折射特性又增强了这种选择性,使得晶体对不同方向、不同偏振态的光,吸收谱出现较大差异,再加上光源本身的光谱特性,而使得晶体呈现出了不同的颜色。 Alexandrite是一种优秀的激光材料。翠绿宝石激光器(本文均采用翠绿宝石激光器的称呼)在1979年由美国联合公司推出,其优越的性能立即引起各方面的广泛关注。但诸多因素限制了翠绿宝石激光器的发展。 (1)翠绿宝石生长较为困难,难以获得高质量、大尺寸的晶体。尤其在我国,虽经过科研单位多年的研究,仍未取得重大突破。 (2)翠绿宝石晶体本身的受激发射截面较小,在泵浦的时候需要较大初始功率以突破阈值。 (3)翠绿宝石晶体虽然可用半导体直接抽运,但是适合抽运翠绿宝石的高功率半导体激光器没有实现产业化,价格非常昂贵(相比808nm半导体激光器而言)。 目前这三大限制翠绿宝石激光器发展的因素都已解决。 青岛海泰光电技术有限公司通过多年技术积累,已经掌握了生长高质量、大尺寸翠绿宝石晶体的核心技术。目前可以生长等径长度150mm、直径3英寸的高质量翠绿宝石晶体。
青岛海泰技术有限公司生长的晶体毛坯(正面光和背面光照明)
晶体直径70mm,等径长度140mm
抽运技术的发展,使得抽运光源较容易突破翠绿宝石晶体的阈值,令翠绿宝石晶体具有较高的斜效率(高于Nd:YAG晶体)这一优势体现出来。另外,近年来,激光显示对波长为638-640nm的大功率红光半导体激光器的需求,使得638nm大功率红光半导体激光器的价格有了显著的下降,而该波长的半导体激光器非常适合用于抽运翠绿宝石激光器。 翠绿宝石晶体的激光性能参数
转换效率相较Nd:YAG的优势:
翠绿宝石吸收光谱曲线 宽吸收谱适用于灯抽运和红光激光二极管抽运
基于上述的激光性能,翠绿宝石激光器主要发展出了以下五个方面的应用。 医学激光脱毛:常用输出波段755nm的翠绿宝石激光器 工作原理是激光的“选择性光热效应”,毛囊和毛干的黑色素选择性吸收光能,由此产生热效应使皮下的毛囊凝固环死,毛发便不再生长。 光化学:对应输出波段0.7~0.8 µm的翠绿宝石激光器 在两级光化学方案中,将调Q输出的翠绿宝石激光调谐到特定波长,输出光子能激励混合反应剂的化学元素,用可见和紫外波段更大能量的光子进行分解,使光在反应过程中的速度最大(与光效率成正比)达到化学产品的高产。 遥感:气象测量和污染监控等领域较成熟技术之一 美国宇航局(NASA)采用光雷达系统的翠绿宝石激光在氧气吸收波长上测量大气压和温度分布。由于翠绿宝石激光可被调谐到水吸收谱线(720 nm左右),采用这一相同激光系统的光雷达可测量湿度。 材料处理:半导体、铜、铝等材料处理效果优异 在对半导体处理如退火、背表面吸气和掺杂剂扩散等方面,翠绿宝石激光处理的效果较好。在材料打孔方面,翠绿宝石激光所打的孔一致性更好,而且能以较快的速度加工铜和铝。 国防应用:翠绿宝石激光器是干扰CCD激光器的首选 在现代军事对抗领域,有效干扰或者破坏侦查卫星及巡航导弹等的“眼睛”——CCD探测器及制导导引头已经成为克敌制胜的关键。由于低轨照相侦查卫星和激光制导武器导引头的相应波段处于可见到近红外区范围内,因此相应波长的激光器就成为了理想的干扰源。与Ti:AI2O3激光器相比,翠绿宝石晶体上能级粒子可存储更大能量,热导率大,容易调Q输出并获得高的峰值功率和大单脉冲能量;与Nd:YAG激光器相比,具有波长短在可见光波段特征波长下可以实现波长调谐的特性,更容易削弱探测器的抗干扰能力并实现干扰。 近几年,固体激光器以其高脉冲能量,宽可调谐范围,超短脉冲,灵活频率转化方式等优势,在很多领域得到了良好的发展。这些恰恰也是翠绿宝石晶体激光器的特点。相信随着激光材料、激光器生产、激光应用等相关方的共同努力,翠绿宝石晶体激光器将迎来更广阔的发展前景。
版权声明: 《激光世界》网站的一切内容及解释权皆归《激光世界》杂志社版权所有,未经书面同意不得转载,违者必究! 《激光世界》杂志社。 |
友情链接 |