天博综合app官网登录 レーザ利得结晶とは？

一般的に使用される结晶

现在使用されている天博综合app官网登录ザ结晶には、非常に多くの种类があります。また、ここ何年かの间に注目度が高まっては落ち着いていったものもあります。しかし、市场を支配し、固体天博综合app官网登录ザ用途の大部分を提供しているものがいくつかあります。

イットリウムアルミニウムガーネット（ YAG）群には、最も幅広く使用されている产业用、医疗用天博综合app官网登录ザ利得结晶（特に nd：yag）（yag）（yb）（yb）（yb）（yb）（tm）tm）、クロム（

これらのドーパントは、高い效率などの特定の特性を yag结晶にもたらします。yag は、优れた热伝导率、机械的耐久性、幅広い透过范囲も実现します。さらに、 yagはパッシブ

バナジン酸族、特に nd：yvo₄は、その高い利得特性と优れた励起光吸收特性で际立っており、特にダ天博综合app官网登录ード励起レーザシステムにおいて、きわめて效率的です。この效率により、低いパワーレベルでも、正确でくっきりとしたカットやマークを実现する高品质のビームをレーザで确実に生成することができます。吸收率が高いため、结晶の长さがより短くなり、よりコンパクトなレーザ设计になります。

しかし、 YAG

そのため、バナジン酸族は、小型のフォームファクターにおける高いビーム品质と效率を必要とする用途でよく选択されています。しかし、これは、热管理がより重要になるハイパワーまたは高エネルギーの用途において、最优先の选択肢とはならないかもしれません。

サファイア、特にチタンサファイアは、天博综合app官网登录ザ技术において际立っています。约650 nm〜1100 nm という幅広い波长可変范囲を有しています。この幅広い利得帯域幅を持つチタンサファイア天博综合app官网登录ザは、フェムト秒领域までのきわめて短いパルスを生成することもできます。これらの特性により、チタンサファイアは、 coherentのVITARAやastrellaといった、最も要求が厳しく、高性能なウルトラファースト天博综合app官网登录ザと増幅器の第一の选択肢となっています。

こうしたアドバンテージがあるにもかかわらず、チタンサファイア天博综合app官网登录ザにはいくつかの制限があります。特に、チタンサファイア天博综合app官网登录ザは、效率的な动作を実现するために、固体グリーン天博综合app官网登录ザなどの高出力の励起光源を必要とします。この要件により、天博综合app官网登录ザシステムのコストと复雑さが増す可能性があります。

ガラスは无秩序でアモルファス（非结晶）の原子配列を持ちます。対照的に、结晶は非常に规则正しい缲り返しの原子构造を有し、これは材料全体に及んでいます。その结果、ガラスは、特に

ガラス母体の主なアドバンテージの1つは、幅広い発光スペクトルです。幅広い波长可変范囲と超短天博综合app官网登录ザパルスの生成に対応します。この特性は特に、医疗机器、通信、基础研究など、フレキシブルな波长出力や短いパルス幅を必要とする用途でメリットがあります。さらに、ガラス材料は大きなサイズやさまざまな形状で生产可能であり、天博综合app官网登录ザ设计における泛用性を実现します。たとえば、非常に大型のND：ガラススラブは、天博综合app官网登录ザ核融合実験用途などの高エネルギー天博综合app官网登录ザシステムで使用されます。

しかし、ガラス母体は、 YAG

ドーパントの选択

希土类天博综合app官网登录ンと迁移金属天博综合app官网登录ンは、レーザ动作に有益な复数の光学特性をもたらすユニークな电子构造により、レーザ利得媒质において最も一般的に使用されるドーパントです。

希土类天博综合app官网登录ンは、その価电子が4F 原子轨道にあり、外侧の5S および5p （电子によって遮蔽されているため、明确に定义された鲜明なエネルギーレベルを有しています。この遮蔽が母材格子との相互作用を最小限に抑え、そのことが最小限のエネルギーレベルの拡张につながり、天博综合app官网登录ザ発光波长の正确なコントロールを実现します。これは无放射减衰プロセスの减少にもつながり、结果的に量子效率が向上します（吸收された励起エネルギーが天博综合app官网登录ザ光に変换される）。これらの天博综合app官网登录ンの电子迁移は、母材や温度の変化による影响をあまり受けないため、さまざまな条件下で、これらのドーパントをベースとする天博综合app官网登录ザを安定させ、信頼性の高いものにします。

一方で、迁移金属天博综合app官网登录ンはその価电子が3D轨道にあり、外侧の4S电子壳による遮蔽が少なくなっています。つまり、これらのエネルギーレベルは、母材によってより强い影响を受け、より幅広い吸收帯と発光帯につながります。このような幅広い帯がメリットになるのは、これらが迁移金属天博综合app官网登录ンをさまざまなレーザ励起スキームに対応させ、レーザ设计におけるさらなる泛用性を実现しているためです。また、より幅広い利得帯域幅をもたらし、より広范な波长でチューナブルレーザの动作を可能にします。

希土类天博综合app官网登录ン、特にERとtm は、近赤外から中赤外领域で発光する倾向があります。迁移金属天博综合app官网登录ンは、可视スペクトルから近赤外スペクトルで、レーザ动作を実现できます。Ti

希土类天博综合app官网登录ンyb は、复数の理由から、他の天博综合app官网登录ンの中でも际立っています。ybドープ族に、よく使用されるレーザ利得结晶が非常に多く存在するのはそのためです。一例として、 yb yb天博综合app官网登录ンは、比较的シンプルなエネルギーレベル构造を有しています。特に、 yb³⁺天博综合app官网登录ンには、4F壳における単一の电子のみがあります。このことが、效率的な吸收と発光のプロセスにつながります。このシンプルさによって、最小限の损失で高いパワー效率を実现します。

さらに、 YB YB YB ドープ材料は吸收帯域幅が広いため、励起光源の选択が非常に柔软になり、超短パルスの生成が可能になります。たとえば、980 nm の波长で、入手しやすく安価なダ天博综合app官网登录ードレーザを用いて、效果的に励起することができます。これにより、效率がさらに高まり、运用コストが削减されます。

天博综合app官网登录ザ利得结晶の成长

レーザ利得结晶の生产には、高度な成长とドーピングの技术が必要になります。これにより、ホスト结晶内のドーパント天博综合app官网登录ンの正确な分布を実现し、望ましい光学および物理特性を达成します。レーザ利得结晶のメーカーはすべて、基本的に同じような生产手法を用いますが、独自の知识、品质管理手顺、プロセス制御装置、计测ツールには大きな违いがあります。こうしたことから、メーカー间で品质の大きなばらつきが生じ、すべてのレーザ利得结晶が同じように作られているわけではないことが浮き雕りになります。

共通する结晶成长の手法はチョクラルスキー法のプロセスです。るつぼの中でドーパントと一绪に母材を溶かした后、融液からシード结晶をゆっくりと引き上げ、その上で新しい结晶が成长できるようにします。この手法により、结晶の构成と构造の慎重なコントロールが可能になります。nd：yagとer：yag は、チョクラルスキー法を使用して生产されることの多い2つの结晶です。

ブリッジマン・ストックバーガー法も、幅広く使用されている结晶成长技术です。特に、最小限の欠陥で単结晶材料を生产するうえで效果的です。主な理由は、ブリッジマン・ストックバーガーの技术が、结晶成长中の温度勾配（溶融ゾーンと凝固フロント间の温度差）を最小限に抑えるという点です。

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るつぼが高温领域から低温领域に移动するにつれて、内部の材料が炉の上部（高温）ゾーンで溶融し始めます。これがさらに低温ゾーンまで引き下げられると、溶融した材料が下部から、または溶融材料の下部に置かれたシード结晶の周辺で凝固し始めます。结晶は温度勾配に沿って、低温部から上部に向かって成长するため、この一方向凝固により、単结晶の生成が可能になります。ブリッジマン・ストックバーガーの技术は通常、高い融点を持つ结晶材料を成长させるために、结晶の成长に特定の方向が必要となるとき、またはチョクラルスキー法のプロセスで达成することが难しい、より大きいブールである场合に采用されます。

coherentの结晶について详しくはこちら。