什么是天博体育app下载增益晶体？
天博体育app下载增益晶体是固态天博体育app下载器的组成部分，使得可以通过受激发射实现光放大 - 这个过程构成了天博体育app下载操作的依据。这些增益介质由掺有稀土离子或过渡金属离子的主晶或玻璃基复合材料组成。晶体与离子的确切组合决定了其可支持的具体天博体育app下载输出特性。
天博体育app下载增益晶体是固态天博体育app下载器的核心
增益晶体必须至少执行天博体育app下载操作所需的其中两项基本功能。首先，增益晶体必须吸收泵浦能量。其次，增益晶体必须能够保持粒子数反转，以支持受激发射。在某些情况下，增益天博体育app下载还必须作为谐振腔的一部分。
所有固态增益天博体育app下载都是电绝缘体，因此它们只能使用光天博体育app下载方法。掺杂剂吸收这种泵浦光能量，并因此受到激发，提升到更高能级。这些激发离子恢复为基态后会天博体育app下载光子，这个过程称为受激天博体育app下载。这个过程在天博体育app下载腔内增强，从而产生高意天博体育app下载。天博体育app下载的具体特性（包括波长和能量转换效率
天博体育app下载特性
有多个因素会影响特定天博体育app下载类型或应用的主晶选择。这些因素包括材料的光学透明度、导热性、机械强度和化学稳定性，所有这些因素对于实现高效天博体育app下载操作都至关重要。
理想的主晶应具有很大的透明度范围，以便能够高效地传输天博体育app下载波长
此外，机械强度和化学稳定性对于确保天博体育app下载系统坚固耐用至关重要，尤其是在恶劣的环境条件下或高功率应用中。主晶应耐受热冲击，还应不容易因为受到外部化学剂的影响而劣化或受损。
此外
基质天博体育app下载 |
掺杂剂 |
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稀土元素 |
过渡金属 |
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钕 |
镱 |
铒 |
铥 |
铬 |
钛 |
yag（y₃天博体育app下载₅o₁₂） |
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yvo₄ |
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玻璃 |
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ylf（liyf₄） |
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蓝宝石（天博体育app下载₂o₃） |
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硫属化物 |
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氟化物 |
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常用天博体育app下载
目前使用的天博体育app下载晶体种类相当多。这些年来，各种晶体轮番上阵成为应用的热门之选，但有几种晶体一直雄霸市场，被用于大部分固态天博体育app下载应用。
钇铝石榴石（yag）系列天博体育app下载包括一些广泛使用的工业和医用天博体育app下载增益晶体（尤其是 nd：yag）。yag支持各种掺杂剂，例如钕（nd）、镱（yb）、铒（er）、铥（tm）和铬（cr）和铬（cr）。
这些掺杂剂赋予了yag天博体育app下载特定特性
钒酸盐系列天博体育app下载123222_123359
但是，与
nd：yvo₄在晶锭中生长，用于切割和抛光各个天博体育app下载器组件。
因此，对于需要使用紧凑型天博体育app下载系统来获得高光束质量和效率的应用，钒酸盐系列晶体依然是热门之选。但是，对于更需要注重热管理的高功率或高能量应用
蓝宝石（尤其是掺钛蓝宝石）因调谐范围大而成为一种脱颖而出的天博体育app下载技术VITARA和astrella（）的首选。
尽管具有这些优势，掺钛蓝宝石天博体育app下载器仍有一定的局限性。尤其是，这种天博体育app下载器需要高功率泵浦光源（例如固态绿光天博体育app下载）才能实现高效操作。这一要求可能会增加天博体育app下载系统的成本和复杂性。
玻璃的原子排列呈无序的非晶质状态。相比之下，晶体具有高度有序、遍及整个材料的重复原子结构。因此，作为天博体育app下载增益介质，玻璃具有许多独特的特性，尤其是掺有钕、铒或镱等稀土元素的玻璃。
玻璃基质材料的一大优势是具有宽发射光谱，可支持较大的调谐范围和产生超短天博体育app下载脉冲。这一特性尤其有利于需要灵活波长输出或短脉冲持续时间的应用，例如医疗器械、电信和基础研究。此外
但是，与
掺杂剂选择
稀土离子和过渡金属离子具有独特的电子结构，可提供多种对天博体育app下载操作有利的光学特性
稀土天博体育app下载具有明确的峰值能级4F原子轨道5S 和5p 电子屏蔽。这种屏蔽最大限度减少了与基质材料的相互作用，从而将能级展宽的可能性降到最低，并实现对天博体育app下载发射波长的精确控制。这还减少了非辐射衰减过程，带来更高的量子效率（吸收的泵浦能量转换为天博体育app下载）
相比之下3D轨道，外部4S电子壳层对这个轨道的屏蔽力度并不高。这意味着这些离子的能级更容易受基质材料的影响，导致更宽的吸收带和发射带。更宽的吸收带和发射带可能是有利的，因为这样会使过渡金属离子与各种天博体育app下载育app下载育app下载育app下载育app下载泵浦方案兼容，从而提高天博体育app下载育app下载育app下载育app下载育app下载器设计的多功能性。这样还可以提供更宽的增益带宽，实现更大波长范围内的可调谐天博体育app下载育app下载育app下载育app下载育app下载操作。
稀土天博体育app下载（尤其是铒和铥）
镱这种稀土天博体育app下载由于多个原因脱颖而出，因此掺镱系列天博体育app下载。镱天博体育app下载广受欢迎的其中一个原因是，其具有相对简单的能级结构。具体来说，yb³⁺4F壳层只有一个电子。这能够实现高效的吸收和天博体育app下载过程。这种简单性有助于提高功率效率并最大限度降低损耗。
切割和抛光之前的掺镱天博体育app下载晶锭。
此外，掺镱天博体育app下载具有较宽的吸收带宽
培养天博体育app下载增益晶体
生产天博体育app下载增益晶体需要使用精细的培养和掺杂技术，以确保掺杂质离子在主晶中精确分布
一种常用的天博体育app下载培养方法是柴可拉斯基法。这种方法需要在坩埚中一起熔化基质材料和掺杂剂，然后从熔体中慢慢拉出种晶，以便种晶上生长出新天博体育app下载。这种方法可以严格控制天博体育app下载的成分和结构。
布里奇曼-史托巴格法是另一种广泛使用的天博体育app下载培养技术。这种方法尤其适用于生产单晶材料，而且缺陷率极低。这其中的主要原因是，布里奇曼-史托巴格法可在天博体育app下载生长过程中最大限度降低热梯度（熔融区与凝固前沿之间的温差
布里奇曼-史托巴格法的第一步是，将原天博体育app下载（基质天博体育app下载和掺杂剂，将原天博体育app下载（基质天博体育app下载和掺杂剂，慢慢降低坩埚
在坩埚从温度较高区域移到温度较低区域的过程中，坩埚中的天博体育app下载在位于熔炉的上部（温度较高）
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