Алюмоиттриевые гранаты легированные ионами иттербия имеют ряд уникальных свойств:
- Очень простая структура электронных уровней, с одним единственным верхним лазерным уровнем 2F5/2 и расщепленный нижний уровень 2F7/2. Накачка и усиление задейтвуют переходы расщепленных верхнего и нижнего уровней.
- Квантовый дефект очень мал, что позволяет получить очень высокую эффективность мощности лазера и снижает температурные эффекты.
- Простая электронная структура исключает тушение возбужденного состояния из-за переходов на электронные уровни, находящиеся выше верхнего лазерного уровня, а также исключает гашение верхнего лазерного уровня за счет безизлучательных переходов.
- Большая полоса усиления лазерных переходов позволяет использовать кристаллы Yb:YAG в лазерах сверхкоротких импульсов.
- Время жизни верхнего уровня порядка 1-2мсек, что позволяет добиться большой энергии в импульсе в режиме модуляции добротности.
- За счет щирокой полосы поглощения на длине волны 940нм, очень эффективна накачка лазерными диодами.
- Высокая теплопроводность позволяет построить высокомощные твердотельные лазеры более 1кВт средней мощности. Для этого, как правило используют дисковые активные элементы малой толщины.
Следует отметить, что малый квантовый дефект (энергия излучательного фотона близка к энергии фотона накачки) имеет и отрицательный эффект – возможность перехода активной среды на квазитрехуровневую схему генерации. Также остро может стать проблема построения резонатора при продольной накачке, глухое зеркало должно иметь высокое отражение на длине волны излучения, а длина волны накачки близка к ней. Таким образом, следует использовать дорогие сложные диэлектрические покрытия.
Параметры Yb:YAG кристалла и активных элементов представлены ниже.
Тип решетки | кубическая |
Параметр решекти | 12.01 A |
Температура плавления | 1970°C |
Твердость по Моосу | 8.5 |
Плотность |
4.56±0.04гр/см3 |
Удельная теплоемкость (0-20) | 0.59Дж/гхсм3 |
Модуль эластичности | 310ГПа |
Модуль Юнга | 3.17X10+4 кг/мм2 |
Клээфициент Пуассона | 0.3 |
Пердел прочности на разрыв | 0.13~0.26ГПа |
Коэффициент теплового расширения | [100] Направление:8.2x10-6 / °C (0~250 °C ) |
[110] Направление:7.7x10-6 / °C (0~250°C ) | |
[111] Направление:7.8x10-6 / °C (0~250°C ) | |
Теплопроводность | 14 Вт/м/К (@20°C) |
10.5 Вт/м/К (@100°C) | |
Термооптический коэффициент (dn/dt) | 7.3?10-6 / °C |
Термостойкость | 790Вт/м |
Табл. 1. Свойства Yb:YAG кристалла.
Концентрация (atm%) | Yb: 0.5~25% |
Лазерный переход | 2F5/2 - 2F7/2 |
Длина волны | 1030нм |
Энергия фотона | 1.93х10-19Дж@1030нм |
Ширина линии излучения | 9нм |
Сечение излучения (1% Nd) | 2x10-20 см-2 |
Время жизни верхнего уровня | 1.2мсек |
Длина волны диодной накачки | 940нм и 970нм |
Ширина линии накачки | 8нм |
Показатель перломления | 1.82@1030нм |
Термооптический коэффициент | 9х10-6 1/°C |
Коэффицент потерь | 0.003 см-1 |
Табл. 2. Оптические и спектральные свойства Yb:YAG.
Ориетация: | по заказу , допуск 5°C |
Искажение волнового фронта | lamda/8 на дюйм @ 633 нм |
Коэффициент экстинкции: | >28Дб |
Точность размеров | Точность диаметра: +/-0.025мм , Длины: +/-0.5мм |
Полировка торцов: | 10/5 Scratch / Dig MIL-O-1380A |
Параллелизм: | 10 угловых секунд |
Перпендикулярность: | < 5 угловых минут |
Чистая апертура: | >90% |
Плоскостность: | <lambda/10 @ 633 нм |
Фаска: | |
Обработка боковой поверхности: | 50-80 микродюйма (RMS) |
AR покрытия: | R < 0.25% @ 1064 нм на одной повелхности |
Табл. 3. Параметры обработки активных элементов из АИГ:Yb.
Мы поставляем активные элементы Yb:YAG в виде стержней, SLAB-ов и тонких дисков. Просветленные и без покрытий. Для заказа обращайтеся по нашим контактам.