激光玻璃由傳統(tǒng)的非晶玻璃摻雜稀土離子構(gòu)成，適用于肖特各種配方，如LG680，LG750，LG760和LG940。配方隨著基礎(chǔ)玻璃材料的變化而變化，通常是磷酸鹽或硅酸鹽玻璃，以及活性摻雜離子。高功率激光器系統(tǒng)建造基礎(chǔ)的激光玻璃所具有的特性與日常使用的理想材料有很多相同點：材料均勻性、輸出峰值功率、可擴展性和成本效益。
激光玻璃特性
目前用于國家點火裝置（NIF）和激光兆焦耳項目的高度均勻、米級厚板摻釹磷酸酯激光玻璃以及所有市售激光玻璃類型，無論平板還是棒狀，都可以用于制造大口徑激光玻璃，產(chǎn)生高峰值功率激光脈沖?；谶@種大口徑激光玻璃器件的成功項目例子很多，包括極端光基礎(chǔ)設(shè)施（ELI）、阿波羅、神光、GIST、子束波、Mégajoule，、VULCAN和 PHELIX。
作為一種非定型固體，玻璃可以被制作成高標(biāo)準(zhǔn)、高純度和均勻性，而且不受尺寸和版式限制，市售尺寸可達800×400×60 mm。即使晶體材料可能支持較高的重復(fù)率和更高平均功率，但是制造大尺寸的晶體價格昂貴，而且不具備大容量激光玻璃的儲能。
對摻釹磷酸鹽玻璃和其他類型稀土元素?fù)诫s玻璃的研究接近峰值功率和波長的邊界，過去十年仍然不知道如何產(chǎn)生拍瓦脈沖，但是最先進的發(fā)展已經(jīng)考慮到exa瓦脈沖激光器解決方案了。對于這些應(yīng)用，寬發(fā)射頻帶比較受青睞，因為光參量啁啾脈沖放大（OPCPA）與這些種類發(fā)射頻帶容易得多。
易彎曲原型設(shè)計和制造工藝使得為建造玻璃基激光器的特殊用途提供合適成本激光玻璃及器件成為可能。與此相反，晶體摻雜離子很難達到均勻濃度分布而且很難達到高摻雜水平，例如，晶體材料很難達到> 15×1020Yb3+ ions/cm3摻雜水平。
從歷史上看，玻璃材料與稀土摻雜晶體相比的一個缺點是低熱導(dǎo)電率，但是在開發(fā)低折射率隨溫度變化函數(shù)的玻璃時也取得了巨大進步，避免了熱透鏡效應(yīng)以及更好的整體熱機械數(shù)值。
通過使用新的玻璃基質(zhì)和活性摻雜物組合，激光玻璃的潛在應(yīng)用近年來大大擴展，這不僅僅適用于exa瓦級激光器，實際上，激光玻璃正在超越大規(guī)模應(yīng)用并進入日常使用。
因其更廣泛發(fā)射帶寬（通常超過20nm）和有效的能量存儲，激光玻璃特殊類型如LG680和LG7xx系列支撐拍瓦峰值功率激光脈沖。因為制造工藝是完全可擴展的，可以采用傳統(tǒng)光學(xué)處理完成，適用于大型系統(tǒng)如NIF、Mégajoule激光器和ELI支柱以及前面提到的超大型系統(tǒng)。
如此大的功率才可能有效地產(chǎn)生中子、質(zhì)子和X射線。涉及的機械力學(xué)包括等離子體生成和自由電子加速（尾場）如捷克ELI白皮書所描述的。
這些系統(tǒng)最終目標(biāo)不僅僅是基礎(chǔ)研究，例如，亞原子粒子的精密數(shù)據(jù)流關(guān)注于惡性腫瘤，將輻射損傷降到最低，中子或X-射線束可以掃描車輛檢測核設(shè)備和其他有害物品，通過分析亞原子粒子和搭載材料的相互作用，高功率激光束以直接驅(qū)動和慣性聚變方式撞擊氚靶，產(chǎn)生巨大壓力使靶崩潰，氫熔變成氦并釋放大量能量。
但是除了這些明顯的高能源應(yīng)用以外，激光玻璃目前還有主流應(yīng)用，如材料加工、醫(yī)藥和研發(fā)。
速度、功率和各種可選波長幫助激光器系統(tǒng)進入醫(yī)療機構(gòu)進行美容和外科手術(shù)。一旦需要住院手術(shù)，高昂治療費用、漫長恢復(fù)期以及被感染的風(fēng)險都可以被經(jīng)濟高效的隨治隨走所替代。激光器波長在確定不同美學(xué)應(yīng)用效力方面上是一個重要因素，例如，1 μm激光器系統(tǒng)會灼傷皮膚，留下疤痕需要較長的恢復(fù)時間，還可能損害人眼的視網(wǎng)膜。
許多醫(yī)療設(shè)備制造商目前可以提供摻雜鉺鐿玻璃制造的人眼安全1.5 μm激光器，這一LG940人眼安全激光玻璃是鉺鐿鉻鈰摻雜磷酸鹽激光玻璃用于閃光燈泵浦和二極管固體泵浦（DPSS）激光器系統(tǒng)。磷酸鹽玻璃通常具備稀土元素?fù)诫s物的高度溶解性，因此活性粒子的量是可以顯著增加的。此外，較長波長允許更好的滲透度和良好可控性，燒蝕過程。此外，由于它只損害角膜對人眼是比較安全的。1.5 μm激光器在去除靜脈曲張和痤瘡疤痕進行部分皮膚燒蝕和換膚方面取得了特殊成功。激光不是聚焦在單一焦點上，光束通過微透鏡陣列向多個點發(fā)散。這種光束陣列隨后在皮膚表面光柵化，基于特殊光波長吸收操控皮膚：根據(jù)應(yīng)用，1540nm由2940nm或532nm支撐。這會導(dǎo)致皮膚頂層燒蝕，由于皮膚重新愈合，患者會留下無病變會變色的光滑表面。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
