ЛА́ЗЕРНЫЕ СТЁКЛА

ЛА́ЗЕРНЫЕ СТЁКЛА, раз­но­вид­ность ла­зер­ных ма­те­риа­лов; стёк­ла, ис­поль­зуе­мые в ка­че­ст­ве ак­тив­ной сре­ды твер­дотель­ных ла­зе­ров. Из­вест­ны де­сят­ки раз­ли­чаю­щих­ся по хи­мич. со­ста­ву мно­го­ком­по­нент­ных стё­кол – си­ли­кат­ные, фос­фат­ные, фтор­фос­фат­ные, бо­рат­ные и др., на ко­то­рых по­лу­чен эф­фект ла­зер­ной ге­не­ра­ции.

Л. с. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся па­ра­мет­ра­ми, опи­сы­ваю­щи­ми их фи­зи­ко-хи­мич., спек­траль­но-лю­ми­нес­цент­ные, ге­не­ра­ци­он­ные и др. свой­ст­ва. Ге­не­ра­ция из­лу­че­ния в ла­зе­рах с Л. с. про­ис­хо­дит на из­лу­чатель­ных пе­ре­хо­дах ме­ж­ду энер­ге­тич. уров­ня­ми при­мес­ных ред­ко­зе­мель­ных ио­нов (см. Твер­до­тель­ный ла­зер): Nd³⁺ (дли­на вол­ны из­лу­че­ния λ_г≈1,055 мкм), Еr³⁺ (λ_г≈ 1,54 мкм), Yb³⁺ (λ_г≈ 1,1 мкм). Кон­цен­тра­ция ио­нов Nd³⁺ в Л. с. со­став­ляет от 10²⁰ до 3·10²¹ см^–3, ио­нов Еr³⁺ – ок. 5·10¹⁹ см^–3, ио­нов Yb³⁺ – 10²⁰–10²¹ см^–3. Л. с. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся так­же вре­ме­нем жиз­ни t ме­та­ста­биль­но­го уров­ня энер­гии, кван­то­вым вы­хо­дом лю­ми­нес­цен­ции, не­ли­ней­ным по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния n, тем­пе­ра­тур­ным ко­эф. по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния dn/dT, по­гло­ще­ни­ем на дли­не вол­ны ге­не­ра­ции и др.

На прак­ти­ке ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся си­ли­кат­ные и фос­фат­ные Л. с. Фос­фат­ные Л. с. име­ют вы­со­кие спек­траль­но-лю­ми­нес­цент­ные, ге­не­ра­ци­он­ные и тер­мо­оп­тич. ха­рак­те­ри­сти­ки, а си­ли­кат­ные Л. с. бо­лее тех­но­ло­гич­ны и дё­ше­вы. Не­дос­тат­ка­ми Л. с. по срав­не­нию с ди­элек­трич. ла­зер­ны­ми кри­стал­ла­ми яв­ля­ют­ся низ­кая те­п­ло­про­вод­ность и худ­шие ме­ха­нич. свой­ст­ва, что пре­пят­ст­ву­ет соз­да­нию ла­зе­ров на стек­ле, ра­бо­таю­щих в не­пре­рыв­ном и им­пульс­но-пе­рио­дич. ре­жи­мах при вы­со­кой сред­ней мощ­но­сти на­кач­ки. Пре­иму­ще­ст­ва Л. с. – от­но­си­тель­но про­стая тех­но­ло­гия, низ­кая стои­мость, воз­мож­ность син­те­за стек­ла в боль­ших объ­ё­мах (до не­сколь­ких со­тен дм³) и с вы­со­кой оп­тич. од­но­род­но­стью. Ак­тив­ные эле­мен­ты ла­зе­ров из­го­тав­ли­ва­ют­ся в ви­де ци­лин­д­ров, па­рал­ле­ле­пи­пе­дов, дис­ков, тру­бок разл. раз­ме­ров. Пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния ак­тив­ных эле­мен­тов мо­жет со­став­лять от не­сколь­ких мм² до де­сят­ков см², дли­на – от не­сколь­ких см до не­сколь­ких мет­ров. Из квар­це­вых стё­кол из­го­тав­ли­ва­ют­ся так­же во­лок­на диа­мет­ром от ок. 100 до 600 мкм и дли­ной до не­сколь­ких де­сят­ков км (см. Во­ло­кон­ный ла­зер).

На ак­тив­ных сре­дах из Л. с. соз­да­ны ми­ниа­тюр­ные ла­зе­ры и мощ­ные ла­зер­ные сис­те­мы, ра­бо­таю­щие в разл. ре­жи­мах и при­ме­няю­щие­ся в ме­ди­ци­не, на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях, для тех­но­ло­гич. це­лей, а так­же в экс­пе­ри­мен­тах по управ­ляе­мо­му тер­мо­ядер­но­му син­те­зу (УТС). Вы­ход­ная мощ­ность ла­зер­ных сис­тем, соз­дан­ных на стек­ле с Nd³⁺ для про­грам­мы УТС, дос­ти­га­ет 10¹³ Вт в им­пульс­ном ре­жи­ме при дли­тель­но­сти им­пуль­са 1 нс. Мощ­ность не­пре­рыв­ных во­ло­кон­ных ла­зе­ров мо­жет дос­ти­гать не­сколь­ких де­сят­ков ки­ло­ватт.