采用設(shè)計靈活和低成本費用相結(jié)合的方法將使激光增益介質(zhì)更加符合工程設(shè)計成本／效益的要求。美國加州斯坦福大學(xué)的科研人員正在探索把這些優(yōu)點用在功率放大固體激光器中，包括連續(xù)波和鎖模激光器，以減少激光吸收損耗，并致力于研究一種具有高導(dǎo)熱率和高效率及小量子缺泵浦譜帶的晶體基質(zhì)。 X:/7#fcG8  

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  該技術(shù)有許多應(yīng)用，包括從重力波探測使用的穩(wěn)定的高功率激光器到工業(yè)應(yīng)用及軍事目的的高平均功率激光器。為了實現(xiàn)高平均功率激光器，在陶瓷激光器設(shè)計靈活性方面已取得以下一些重大突破。 JLbmh1'  
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  .導(dǎo)熱率和吸收長度（截面） B/_~j_n$m  
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  在微芯片激光器研究中，為了減少晶體尺寸，必須使泵浦吸收達(dá)到最大。通常用Ｎｄ∶ＹＶＯ４材料制作微芯片激光器，因為這種材料比Ｎｄ∶ＹＡＧ材料有更大的吸收截面。在８０８ｎｍ波長處，這種材料比Ｎｄ∶ＹＡＧ的吸收截面大６倍。然而，Ｎｄ∶ＹＶＯ４的導(dǎo)熱率很差，不到ＹＡＧ的一半。因此，當(dāng)用這種材料制作較大功率的激光器時，這顯然是一大瓶頸。目前，陶瓷燒結(jié)法使Ｎｄ∶ＹＡＧ的摻雜濃度大于６％原子濃度，因而使其吸收長度能與Ｎｄ∶ＹＶＯ４的相媲美；又由于陶瓷Ｎｄ∶ＹＡＧ的導(dǎo)熱率明顯高于Ｎｄ∶ＹＶＯ４，所以這種材料已成為優(yōu)選對象。 ^H!45ph?Jc  
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  .低量子缺的新泵浦帶 g5;Ig  
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  增加Ｎｄ∶ＹＡＧ的摻雜濃度可使泵浦釹譜帶成為可能，使以往這些沒有足夠高吸收系數(shù)的譜帶有效地泵浦。在與波長８０８ｎｍ處傳統(tǒng)泵浦相比，在波長８８５ｎｍ處泵浦Ｎｄ∶ＹＡＧ是比較有利的，因為能減少３０％的量子缺，能提高總效率和減少熱負(fù)載。業(yè)已證實，在８８５ｎｍ波長處泵浦微芯片激光器具有５１％的斜坡效率；而相比之下，在８０８ｎｍ波長處泵浦的斜坡效率只有４７％。提高斜坡效率能幫助固體激光器輸出更高的功率。 !{?<(6;t  
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  .縮短鎖模脈沖長度 Sc?q}tt^C  
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  人們對微機(jī)械加工用高平均功率的皮秒脈沖鎖模激光器給予了特別關(guān)注。為了產(chǎn)生短脈沖，鎖模振蕩要求有大增益帶寬（發(fā)射譜帶）；而高平均功率輸出要求高導(dǎo)熱率和使用二極管泵浦。Ｎｄ∶ＹＡＧ材料不適于這種應(yīng)用，這是因其發(fā)射光譜帶寬非常窄，且限制的脈沖寬度為 ～５ｐｓ。 >rYkVlv  
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  在Ｎｄ∶ＹＳＡＧ（Ｎｄ∶Ｙ３ＳｃｘＡｌ?５－ｘＯ１２中，ＹＡＧ材料的一個變種，鈧（Ｓｃ的存在使晶胞產(chǎn)生畸變。這種材料產(chǎn)生２種化學(xué)性質(zhì)截然不同的配置，用釹Ｎｄ）取代了釔ｙ），結(jié)果是Ｎｄ∶ＹＳＡＧ的發(fā)射光譜帶寬比Ｎｄ∶ＹＡＧ寬５倍，并且具有高泵浦吸收和良好的導(dǎo)熱系數(shù)。這種材料有足夠的帶寬用以支持亞皮秒脈沖，使其成為二極管泵浦鎖模激光器的優(yōu)選材料。Ｎｄ∶ＹＳＡＧ單晶生長工藝復(fù)雜且不易實現(xiàn)，現(xiàn)已研制成功一種高質(zhì)量的陶瓷Ｎｄ∶ＹＳＡＧ材料，并已證實陶瓷Ｎｄ∶ＹＳＡＧ激光器具有３０％的斜坡效率。 U;=1v:~d  
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  Ｙｂ∶ＹＡＧ是一種用于制造高平均功率鎖模激光器的最佳材料。業(yè)已證實，這種材料能提供大增益帶寬，能產(chǎn)生＞５０Ｗ的平均輸出功率。Ｙｂ∶Ｓｃ２Ｏ３可能是這種應(yīng)用中較好的材料之一，其發(fā)射光譜帶寬是Ｙｂ∶ＹＡＧ的２倍，因此脈沖寬度短２倍。然而，Ｙｂ∶ＳＣ２Ｏ３的高熔化溫度（～２４３０℃）使得利用晶體生長方法生產(chǎn)大尺寸、高質(zhì)量Ｙｂ∶Ｓｃ２Ｏ３單晶非常困難。最近Ｊ．Ｌｕ等人已研制成功Ｙｂ∶Ｓｃ２Ｏ３陶瓷。雖然這種方法要用很昂貴的先驅(qū)物質(zhì)材料，但卻是在高熔點材料范圍內(nèi)采用陶瓷燒結(jié)法成為可能的一個重要證明。 4 'DEdx,&f  

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  展望未來 z+K1[1SM  
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