激光器内部有许多不同的组件使其能够有效工作，其中许多组件可以由多种材料制成。其中一个关键组件是活性激光介质，也称为增益介质（或复数形式为增益介质），它可以放大激光束，使其功率足够高以执行其预期任务。本文将讨论使用陶瓷材料作为活性激光材料的方法。

增益介质是所有激光器中光学增益的来源。激光器中的“增益”是一个基本的放大过程，它使介质将其部分能量转移到激光束（即电磁辐射束），从而增加激光器的光功率。如果没有这个能量转移过程，激光器就不可能达到现在的功率。

材料需要表现出量子特性，使其能够进行受激辐射，从而促进能量转移过程。受激辐射过程的产生是因为增益介质受到泵浦源的激发。这会导致活性材料被激发到更高的（亚稳态）能态，而当活性材料返回到低能态（即基态）时，就会发生分子或电子跃迁。在此跃迁过程中，材料会释放能量；正是这些能量被转移到激光束中，从而增加了光束的功率。

有许多不同类型的材料可用作活性材料。然而，为了高效工作，所用材料需要经历快速的分子/电子跃迁，并且能级间隔需要低于激光器的工作温度。

在其他有益特性方面，如果材料具有高透明度、化学稳定性、量子效率和光学损伤阈值，以及放大高能脉冲和产生超短脉冲的能力，则会受到青睐。

活性中心越多，材料的性能就越好，这意味着可以进行更多的跃迁，从而产生更多的能量。增益介质的一个变化领域是其在一定频率范围内工作的能力。然而，工作频率范围较宽的增益介质更受欢迎，因为这意味着激光器更容易调谐（宽频增益介质使可调谐激光器成为可能）。

简而言之，“陶瓷增益介质”是一种由陶瓷材料制成的有源激光介质。

增益介质中的陶瓷材料

增益介质材料种类繁多，包括各种气体、玻璃、液态染料、单晶、半导体和透明多晶陶瓷。陶瓷类材料多年来不断发展。需要注意的是，许多材料可以掺杂或未掺杂两种形式存在，其中掺杂稀土元素的增益介质效率最高。

倍半氧化物陶瓷（例如以氧化钇和氧化钪为基础的陶瓷）和钇铝石榴石 (YAG) 材料是两种最高效的陶瓷增益介质材料，如今各种掺杂的 YAG 材料也被用于激光器中。这是因为 YAG 材料可以承受更高程度的掺杂（这使得其特性更加可调），而不会发生任何可能降低激光效率的猝灭效应。

在所有材料中，倍半氧化物陶瓷最有前景，但与YAG陶瓷相比，其制造工艺复杂，目前发展受到阻碍。其他常见的陶瓷增益介质材料包括金属氧化物、非金属氧化物和复合陶瓷。虽然它们是最早的陶瓷增益材料之一，但其性能不如倍半氧化物或YAG材料理想，因此目前应用较少。

虽然许多人认为多晶材料不如单晶有效，但加工方法的进步使得能够生产完全透明的陶瓷，这种陶瓷具有可忽略不计的晶界效应和非常低的光散射损耗（类似于单晶损耗），同时比其他增益材料坚韧得多。

总体而言，陶瓷材料比单晶材料具有一些明显的优势，例如制造工艺更便宜、能够制成更复杂的几何形状、由于能够掺杂材料而具有更好的可调性，并且非常适合用于复合增益介质材料。

这些材料的多功能性也显而易见，因为它们的导热性能意味着它们也可以用作高功率激光器的散热器。人们相信，陶瓷将在许多激光器中取代其他增益材料，尤其是效率更高的陶瓷材料。

• 

  GCSO2-2 第三代紫外敏感相机

  型号：GCSO2-2

  厂家：Resonance Ltd.

  概述：Resonance GCSO2-2 Gas Camera是一款第三代紫外敏感相机，使用差分光吸收光谱学（DOAS）技术进行大气气体遥感。该相机采用单一CMOS紫外相机同时捕捉目标羽流在310和320纳米波段的两幅图像，以产生SO2浓度图。该系统包括3镜系统和PC控制的SO2气体池轮，以实现整个场域的校准，能够特定检测SO2且不受日光光谱变化的影响，专为火山和工业烟囱SO2排放监测设计，具备高精度的SO2浓度图像映射能力。

  查看详情