运用ABCD传输矩阵理论对掺钛蓝宝石固体激光谐振腔的稳定特性进行了研究,得出了该类激光谐振腔的稳区解析解,讨论了谐振腔的像散补偿、束腰大小和位置与腔参数的关系等问题.

一、掺钛蓝宝石晶体 1. 晶体的物理性质 掺钛蓝宝石晶体是在 Al2 O3 中掺入少量的 Ti 3 + , Ti 3 + 在α- Al2 O3 晶体中 置换了具有三角对称的 C 位上的 Al 3 + 离子而成。Ti 3 + 为激活离子 ,掺钛重量百 图 3.44 掺钛蓝宝石晶体的结构 分比为 0.1 % 左右。晶 体结 构为八 面体 , 如 图 3.44 所示。 化学表达式 : Ti 3 + : Al2 O3。 掺钛蓝宝石晶体为各向异性晶体 , 折射率 1.76 , 其物化性质与红宝石相似 , 有非常好的化 学稳定性和机械稳定性。蓝宝石基质材料的热 导率很高 ,比 YAG 要优越三倍。 2. 晶体的激光性质 (1 ) 能级结构 掺钛蓝宝石晶体具有很宽的增益带宽 (室温 下荧光光谱范围为 660～1 200 nm) , 因而可实现 宽范围的激光波长连续调谐输出。 Ti 3 + 掺入α- Al2 O3 晶体部分地置换了晶体点阵上的 Al 3 + 离子后 , 位于八面 体结构的中心。它受到周围 6 个 O2 - 的包围 , 处于晶格场的影响之下。影响之 一是其受到 6 个 O2 - 所形成的立方场的作用 ; 影响之二是由于 6 个 O2 - 所形成 的八面体存在三角畸变 ,故它还受到三角场的作用 , 产生能级分裂。Ti3 + 的外层 电子组态为 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 , 其最外壳层是一个未配对的 3d 电子。这个 3d 651 第 3 章 典型激光器