Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

27
метров обладают следующие активные среды: Al
2
O
3
: Cr
3+
(рубин), CaF
2
: Nd
3+
,
стекло с неодимом и др.
Для целей оптоэлектроники наибольший интерес представляют лазеры на
кристаллах иттрий-алюминиевого граната, легированного неодимом (ИАГ: Nd
– Y
3
Al
5
O
12
: Nd
3+
). Ионы Nd
3+
замещают в решетке часть атомов Y (1-3%). Ос-
нова - активный элемент - представляет собой стержень ИАГ длиной 10 см с
зеркалами на торцах и расположенная параллельно ему дуговая криптоновая
лампа такой же стержневидной формы (оптическая накачка). Два элемента по-
мещают внутрь светособирающей системы. Основная длина волны излучения λ
= 1,06 мкм. Достоинствами этих лазеров являются: высокая прочность, тепло-
проводность, температурная и радиационная стабильность, однородность, вы-
сокий коэффициент усиления (по сравнению с лазерами на рубине и неодимо-
вом стекле).
По сравнению с газовыми для твердотельных лазеров на порядок выше КПД
(из-за большей эффективности оптической накачки), существенно больше вы-
ходная мощность (1 Вт и более), хуже когерентность: ∆λ/λ ≈ 10
-4
÷10
-5
.
Миниатюризация твердотельных лазеров основывается на двух конструктив-
ных усовершенствованиях. Во-первых, это замена криптоновой лампы GaAlAs–
светодиодом (или линейкой светодиодов), согласованным с основной полосой
поглощения активатора (λ ≈ 0,81 мкм для Nd
3+
). Габаритные размеры лазера мо-
гут быть уменьшены до 10 мм, но при этом выходная мощность уменьшается и
угловая расходимость луча увеличивается. Во-вторых, замена активного веще-
ства: тетрафосфат лития-неодима Nd
x
Li
1-x
(PO
3
)
4
, пентафосфат неодима-лантана
Nd
x
La
1-x
P
5
O
14
, гексаалюминат лантана-неодима-магния La
1-x
Nd
x
MgAl
11
O
19
с
большей концентрацией ионов неодима, чем в алюмоиттриевом гранате. Кон-
центрация ионов Nd увеличивается в 30-40 раз, длина стержня может быть
уменьшена до 1 мм, пороговая мощность накачки уменьшается до 1 мВт и ме-
нее.
Перспективными для применения в волоконно-оптических линиях связи счи-
таются волоконные лазеры – твердотельные лазеры с оптической накачкой, ак-
тивным элементом в которых является волоконный световод с добавками в
стеклянной сердцевине активирующих примесей, в основном ионов неодима и
эрбия, обеспечивающих лазерную генерацию. Эрбиевые волоконные лазеры
генерируют излучение в спектральной области 1,53 – 1,62 мкм. Эти лазеры на-
качиваются полупроводниковыми лазерными диодами и представляют собой
эффективный и стабильный источник когерентного оптического излучения для
систем со спектральным уплотнением каналов.
Полупроводниковые лазеры с электронным возбуждением
В полупроводниковых лазерах с электронным возбуждением инверсия насе-
ленностей создается при воздействии потока электронов с высокой энергией
(20-200 кэВ). Длина пробега электронов составляет десятки мкм, при этом про-

Страницы