固体物理学应用之固体激光器课程设计

1、课程设计论文 课程名称 固体与半导体物理 题目名称 固体物理应用之固体激光器 姓名/学号 指导老师 起止时间 2012年10月7日2012年10月28日 2012 年 10 月 28 日固体物理应用之固体激光器 固体物理学（英文solid-state physics）是研究固体的性质、它的微观结构及其各种内部运动以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。固体物理是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础。 鉴于此，固体物理有着极其广泛的应用，例如，固体表面物理化学，固体激光器，人工微结构物理，微结构材料，给予微结构的高新技术等。 其中，将固体物理应用到光学中的

2、固体激光器使我产生了浓厚的兴趣。 固体激光器是用固体激光材料作为工作物质的激光器，1960年，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。固体激光器示意图： 激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。工作物质是固体激光器的核心。是固体激光器领域一直在研究并且继续在发展的方向之一。对固体激光工作物质的一般要求：1. 较高的荧光量子效率。2. 针对某一泵浦源有较强的光谱吸收3. 光学质量好：杂质，气泡，条纹，内应力，光学不均匀少4. 良好的物理、化学性能：导

3、热率高，热膨胀系数小，熔点高，机械强度高，可承受高功率密度，化学稳定性好5. 制备简单，加工容易，成本低，足够尺寸制备简单。 固体激光工作物质是由激活离子和基质两部分组成。其中激活离子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性。基质主要决定工作物质的物理、化学特性。因此，通过对固体物理的学习，了解适用于激光工作物质的晶体材料和掺杂物质就显得尤为重要。适合作为激光离子的基质晶体的选择原则：一， 掺杂后晶体必须具有均匀的折射率。二 ，晶体的机械、热性能容许高功率工作（热导率，硬度和抗裂强度）三 ，晶体的晶格能够接收掺杂离子，局部晶体场感应出期望光谱特性所需的强度。四 ，生长出足够尺寸的高质

4、量晶体。 常用的激光晶体有红宝石（Cr:Al2O3，波长6943埃）、掺钕钇铝石榴石（Nd:Y3Al5O12，简称Nd:YAG，波长1.064微米）、氟化钇锂（LiYF4，简称YLF;Nd:YLF，波长1.047或1.053微米;Ho:Er:Tm:YLF，波长2.06微米）等。在学习了固体物理并对其作进一步的深入研究后，通过对晶体的结构和内部电子等的运动规律有了进一步的学习和研究，我们可以根据以上对可作为激光物质的晶体的要求，找到更适合于作为激光物质的晶体，这正是固体物理的一个较为实际和直接的应用。下面介绍一下固体物理在各个方面的应用。固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途，它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高