Đề tài Laser Ti: sapphire

Laser Ti: sapphire là laser rắn sử dụng sapphire làm môi trường hoạtchất. Laser Ti: sapphire phát ánh sáng màu đỏ và ánh sáng trong vùng hồngngoại gần với bước sóng trong khoảng 650- 1100nm. Laser Ti: sapphiređược sử dụng rộng rãi vì nó có thể điều hưởng bước sóng trên một vùngrộng để phát xung laser cực ngắn (femto giây) bằng phương pháp khóamode. Laser Ti: sapphire là vật liệu hàng đầu trong công nghệ khóa mode đểtạo xung cực ngắn. Laser Ti: sapphire được chế tạo lần đầu tiên vào năm1982....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài " Laser Ti: sapphire "Lê Thị Bích Liên 1. Khái niệm Laser Ti: sapphire là laser rắn sử dụng sapphire làm môi trường hoạtchất. Laser Ti: sapphire phát ánh sáng màu đỏ và ánh sáng trong vùng hồngngoại gần với bước sóng trong khoảng 650- 1100nm. Laser Ti: sapphiređược sử dụng rộng rãi vì nó có thể điều hưởng bước sóng trên một vùngrộng để phát xung laser cực ngắn (femto giây) bằng phương pháp khóamode. Laser Ti: sapphire là vật liệu hàng đầu trong công nghệ khóa mode đểtạo xung cực ngắn. Laser Ti: sapphire được chế tạo lần đầu tiên vào năm1982. 2. Cấu tạo của Sapphire Sapphire có cùng dòng họ với Ruby.Sapphire là một biến thể của corindon  - Al2O3.Sapphire có màu xanh lơ do lẫn ít titan oxit. Tỷtrọng của Sapphire: 3,95 - 4,03 , thường là 3,99.Sapphire có độ cứng tương đối là 9 (theo thang Đá SapphireMohs), chỉ đứng sau kim cương. Độcứng của sapphire cũng biến đổi theocác hướng khác nhau như Ruby.Sapphire có chiết suất vào khoảng:1,766 - 1,774. Sapphire lam hấp thụ cácbước sóng: 470.1nm, 460nm, 455nm,450nm, 379nm. Cấu trúc tinh thể Al2O3 Công thức hóa học của sapphirelà Al2O3 ở dạng α-alumina với một phần nhỏ các ion Ti3+ thay thế vị trí củaĐại học sư phạm HuếLê Thị Bích LiênAl3+ trong mạng tinh thể. Mỗi ion Ti3+ liên kết với 6 ion O2- nằm ở các đỉnhcủa hình tám mặt. 3. Cấu tạo của Laser Ti: Sapphire 3.1. Môi trường hoạt chất Sapphire là hợp chất của Al2O3 và Ti3+ nên môi trường hoạt chất củalaser Ti: sapphire cũng có những tính chất riêng của hợp chất này. Al2O3 cótính dẫn nhiệt tốt nên nó có thể giảm nhiệt độ nhanh ngay cả với laser cócông suất cao và cường độ lớn. Ion Ti3+ có độ rộng phổ hấp thụ lớn nên phátra laser có độ rộng phổ lớn, đó là một cơ sở để điều khiển laser Ti: Sapphirephát xung cực ngắn (cỡ femto giây). Tinh thể Ti: sapphire được chế tạo bằng cáchnung nóng chảy Ti2O3 với Al2O3. Nồng độ ion Ti3+trong mạng chiếm khoảng 0,1-0,5% khối lượng. IonTi3+ chiếm chỗ của ion Al3+, nó ở trung tâm của hình Hình bát diện củabát diện và liên kết cộng hóa trị với 6 ion âm O2- Ti:Al2O3xung quanh. Trong mạng tinh thể lý tưởng có thểxem hình bát diện này đối xứng. Nồng độ ion Ti3+ trong mạng tinh thểkhoảng 3,3.1019 ion/cm3. Trạng thái điện tử cơ bản của ion Ti3+ được táchthành hai mức điện tử dao động, haimức này liên kết mạnh với các modedao động của mạng gây nên sự mở rộngđồng nhất mạnh. Thông thường ngườita chế tạo thanh hoạt chất có đườngkính cỡ 35- 45mm, chiều dài khoảng Hình ảnh thanh Ti:Al2O3 trong80- 180mm. Nhôm ôxit đóng vai trò là thực tếchất nền, ion Ti3+ là tâm hoạt chất phátra laser.Đại học sư phạm HuếLê Thị Bích Liên 3.2. Buồng cộng hưởng Buồng cộng hưởng của laser Ti: sapphire cũng giống với buồng cộnghưởng của Laser Ruby là buồng cộng hưởng quang học, thường được chếtạo ở hai dạng: - Dạng 1 buồng cộng hưởng quang học hở (Fabri perot - Dạng 2 buồng cộng hưởng kín. Laser Ti: sapphire được sử dụng dưới dạng xung laser cực ngắn là chủyếu nên buồng cộng hưởng cũng được thay đổi. Để tạo ra xung cực ngắn thìcó hai phương pháp: điều biến độ phẩm chất và khóa mode. Ở chế độ khóamode đòi hỏi buồng cộng hưởng phải đủ dài, để không tăng kích thước laserthì người ta chế tạo buồng cộng hưởng gấp. Hoạt động của buồng cộnghưởng gấp ngoài mục đích tăng quãng đường đi của photon còn làm chùmphoton đơn sắc, có công suất cao. Do đó trong buồng cộng hưởng ngoàigương phản xạ toàn phần, và gương phản xạ một phần ra người ta còn đưathêm lăng kính và khe chắn sáng vào. Có rất nhiều mô hình buồng cộnghưởng gấp sau đây là một số mô hình buồng cộng hưởng gấp: Loại 1: Buồng cộng hưởng có 4 gương- Loại 1: buồng cộng hưởng có 4 gương (M1, M2, M3, M4). Các gương phảnxạ toàn phần là M1, M2, M4. Gương M3 phản xạ một phần. Khi photon phátĐại học sư phạm HuếLê Thị Bích Liênra thì bị phản xạ nhiều lần trong buồng cộng hưởng này và bị khuếch đại lên,khi đạt giá trị ngưỡng thì laser phát ra ở M3. Trong buồng cộng hưởng cònbố trí thêm hai lăng kính P1 và P2 để tán sắc ánh sáng, sau lăng kính P2 ta đặtmột khe sáng S để lọc ra bước sóng cần thiết. Ngoài ra trong buồng cộnghưởng còn có đặt ống kính F để tập trung bức xạ bơm. Với hệ thống buồngcộng hưởng này ta thu được xung laser có tính đơn sắc cao, công suất lớn vàtập trung tại một điểm.- Loại 2: buồng cộnghưởng có 6 gương(M1, M2, M3, M4, M5,M6). Trong đó M1,M2, M3, M4, M5 làgương phản xạ toànphần. M6 là gươngphản xạ toàn phần. Loại 2: có 6 gương phẳng (M3, M5 phản xạ cao), 2 lăng kính P1 và P2, và khe SNgoài ra trong buồngcộng hưởng còn bố trí thêm hai lăng kính P1, và P2 và khe sáng S để tạo raánh sáng đơn ...