Редкоземельные кристаллы

Наиболее распространены твердотельные активные среды в виде легированных ионами редкоземельных металлов кристаллов, стекол и керамики. В большинстве случаев ион редкоземельного металла замешает ион кристаллической решетки схожего размера и такой же валентности. Например, ионы Nd3+ в кристалле алюмоиттриевого граната замещает ион иттрия Y3+. Концентрация активного элемента в среде в большинстве случаев, составляет лишь малый молярный процент. Однако бывает легированные кристаллы, в которых каждая элементарная ячейка содержит ион активатора(KYbW). Наиболее широкое распространение получили активные среды легированные неодимом и иттрием, а также волокно, легированное эрбием. В качестве среды для легирования наиболее часто используются следующие кристаллические материалы: оксиды(YAG), ванадаты(YVO, GsVO), вольфраматы(KGW, KYW), фториды(YLF, CaF), апатиты(S-FAP, SYS). Стекла, легированные редкоземельными металлами позволяют получить более широкую область перестройки длины волны, боле короткие импульсы при пассивной синхронизации мод. Неодим - химический элемент, принадлежащий группе трехвалентных редкоземельных металлов, активно используется в качестве активного элемента в кристаллах и стеклах для лазеров. Длина волны накачки для Nd:YAG 808нм.. Наиболее сильный лазерный переход 4F3/2 4I11/2 дает лазерное излучение с длиной волны 1064нм. Внедрение в резонатор дихроических фильтров позволяет в некоторых пределах перестраивать длину волны. Широко распространенны активные среды на неодиме: Nd:YAG - классический выбор для излучения 1064, также используется переходы 946нм, 1319нм, изотропный материал с хорошей теплопроводностью, широко применяется в мощных лазерах и лазерах с модуляцией добротности; Nd:YVO4 - 1064нм, 914нм, 1342нм. Обладает очень большим сечением поглощения излучения накачки и сечением испускания лазерного излучения, более широким спектром усиления. Используется в лазерах с низким порогом излучения, является двулучепреломляющим кристаллом, как следствие лазерное излучение поляризовано, применяется в мощных лазерах с высоким качеством пучка; Nd:YLF - 1047нм, 1053нм. Двулучепреломляющий, большая длительность жизни верхнего лазерного уровня, слабо выражен эффект термолинзы, используется в мощных лазерах с модуляцией добротности. Стекло с неодимом, обычно силикатное или фосфатное; и др.