Лазерные материалы

Ла́зерные материа́лы — вещества, которые используются в лазерах как активные среды (или материалы, использующиеся для передачи и преобразования лазерного излучения). Лазерные материалы во многом определяют характеристики лазера: в первую очередь удельную мощность и длину волны его излучения, а также длительность импульса (для импульсных лазеров).

Виды лазерных материалов

Лазерные материалы отличаются большим разнообразием:

• твёрдые: кристаллы, стёкла (аморфные), полупроводниковые материалы;
• жидкие: растворы органических красителей;
• газообразные: газы и их смеси, пары металлов;
• плазменные — возбужденная плазма в парах металлов, например в парах цезия.

История

В первом лазере, созданном в 1960 году, активной средой был кристалл рубина — твёрдого раствора Cr₂O₃ в Al₂O₃.

В первых лазерах использовали также смесь неона и гелия (1960), силикатное стекло с примесью ионов неодима (1961), арсенид галлия (1962). Уже к 1973 году было известно около 200 различных лазерных материалов.

Критерии

Чтобы материал можно было использовать для генерации и управления излучением лазера, он должен обладать следующими свойствами:

• набор энергетических уровней (или зон), позволяющих воспринимать подводимую извне энергию для переброса электронов в возбуждённое состояние и с максимальным выходом преобразовывать её в электромагнитное излучение;
• высокая оптическая однородность;
• высокая теплопроводность;
• низкий коэффициент термического расширения;
• постоянство состава и свойств в условиях работы;
• для твёрдых материалов — высокая прочность, пригодность к механической обработке.

Новые лазерные материалы

Прозрачные керамические материалы

Прозрачная керамика в волноводах

Прозрачные керамические материалы (ПКМ) — изделия, например, Волоконная оптика, Оптическое волокно, получаемые на базе нанопорошковых светопрозрачных керамических материалов ПКМ, имеет кубическую симметрию расположения атомов, наноразмерные межкристаллитные границы. В процессе высокотемпературного прессования получают ПКМ с плотностью, близкой к плотности монокристаллов данных соединений, обладающие минимальным рассеянием света — дисперсией, высокой прозрачностью и твёрдостью (показатель преломления n = 2,08).

См. также

• Газовые лазеры
• Твёрдотельные лазеры
• Полупроводниковые лазерные диоды
• Лазеры с внешним резонатором
• Лазеры на красителях
• Лазеры с квантовым каскадом
• Лазеры на свободных электронах

Литература

• Большая советская энциклопедия. Статья «Лазерные материалы».