Ti: Sapphire - лазерные кристаллы
- Длина волны лазера: 660 - 1200 нм.
- Апертура: 90%.
- Диаметр: 3 - 100 мм.
- Длина кристалла: 4,8 - 25 мм.
Кристаллы сапфира легированные титаном (Ti:Sapphire или Al2O3:Ti3+) широко используются в лазерах с перестраиваемой длиной волны в качестве твердотельного лазерного кристалла с оптической накачкой. Диапазон перестройки титан-сапфирового лазера составляет 650 - 1100 нм с пиком на 800 нм, что является одним из самых широких диапазонов перестройки по длине волны среди лазерных кристаллов.
Ионы Ti³⁺ обладают широкой полосой усиления, что открывает возможность получения сверхширокой перестройки длины волны в лазерах с короткими импульсами. Время жизни верхнего состояния Ti:Sapphire составляет всего 3,2 мкс из-за высокой мощности насыщения. Обычно для его накачки используются газоразрядные лампы, аргоновые ионные лазеры или лазеры на Nd:YAG с удвоением частоты.
Благодаря технологии самоблокировки, Ti:Sapphire-лазер способен генерировать импульсы длительностью до 6,5 фс, что является наименьшей длительностью импульса, который можно вывести напрямую из резонатора. Применение технологии удвоения частоты расширяет спектр лазерного излучения от ближнего до дальнего УФ-диапазона.
- Высокий порог повреждения.
- Широкая полоса поглощения.
- Короткая длительность импульса при синхронизации мод.
- Широкий диапазон перестройки длины волны.
- Короткое время жизни флуоресценции (3,2 мкс).
Материал и характеристики
| Параметр | Значение | Ед. изм. | |
|---|---|---|---|
| Концентрация | 0,05-0,35 | мас.% | |
| Ориентация | Ось А в пределах 5°, вектор Е параллелен оси С |
|
|
| Параллелизм |
30 |
угловых минут |
|
| Перпендикулярность (торцов) | 5 |
угловых секунд |
|
|
Показатель качества (FOM) |
100 - 300 | ||
| Качество поверхности | 10-5 (MIL-PRF-13830B) | ||
|
Искажение волнового фронта |
<λ/4 на длине волны 632 нм | ||
| Плоскостность поверхности |
<λ/8 на длине волны 632 нм |
||
| Апертура |
>90 |
% | |
|
Фаска |
0,2 под 45° | мм | |
|
Допуск толщины/диаметра |
±0,05 |
||
| Покрытие | Стандартное покрытие - AR с R <5,0% на каждой грани при длине волны 532 нм, и R < 0,5% на каждой грани при длине волны от 650 нм до 850 нм |
|
|
|
Нестандартные покрытия |
|||
Физические и химические свойства
| Параметр | Значение | Ед. изм. |
|---|---|---|
| Формула |
Ti3+:Al2O3 |
|
| Кристаллическая структура | Гексагональная |
|
| Плотность | 3,98 | г/см3 |
| Температура плавления | 2040 | °C |
| Теплопроводность | 33 | Вт/м⋅К |
| Влияние температуры на показатель преломления | 13⋅10-6 | K-1 |
| Удельная теплоемкость | 0,1 |
кал/г·°C |
| Термостойкость | 790 | Вт/м |
| Термическое расширение | 5⋅10-6 |
К-1 |
| Твердость по шкале Мооса | 9 |
|
| Модуль Юнга | 335 | ГПа |
|
Предел прочности |
400 | МПа |
| Диаметр | 3 - 100 | мм |
| Плотность легирования титана (Ti) при 0,1% атомном допировании | 4,56⋅1019 |
см-3 |
Оптические и спектральные характеристики
| Параметр | Значение | Ед. изм. |
|---|---|---|
| Излучательный переход |
F3/2→F1/2 |
|
|
Длина волны лазера |
660 - 1200 |
нм |
| Центральная длина волны | 800 | нм |
|
Перестраиваемая полоса поглощения |
400 - 600 |
нм |
| Пик поглощения | 488 | нм |
| Максимальное поперечное сечение вынужденного излучения (параллельно оси C) | 4,1⋅10-19 |
см2 |
|
Максимальное поперечное сечение вынужденного излучения (перпендикулярно оси C) |
2,0x10-19 |
см2 |
| Поперечное сечение вынужденного излучения при 795 нм | 2,8x10-19 |
см2 |
| Плотность потока насыщения при 795 нм | Es=0,9 | Дж/см² |
| Время жизни флуоресценции | 3,2 | мкс |
| Ширина линии излучения |
650 - 1100 |
нм |
| Показатель преломления |
1,77 @532 нм; 1,76 @800 нм; 1,75 @1100 нм |
|
|
Коэффициент поглощения |
0,8 - 7,0 |
см-1 |
| Порог повреждения | 10 | Дж/см² |
- Твердотельные лазерные системы.
- Медицинские лазерные системы.
- Спектроскопия.
