固體雷射器
正文
固體雷射器(Solid-state laser)是用固體材料作為工作物質的雷射器（見雷射）。1960年，T.H.梅曼發明的紅寶石雷射器就是固體雷射器，也是世界上第一台雷射器。固體雷射器一般由雷射工作物質、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等部分構成。工作物質：
纖綠雷射模組玻璃雷射工作物質容易製成均勻的大尺寸材料，可用於高能量或高峰值功率雷射器。但其螢光譜線較寬，熱性能較差，不適於高平均功率下工作。常見的釹玻璃有矽酸鹽、磷酸鹽和氟磷酸鹽玻璃。80年代初期，研製成功折射率溫度係數為負值的釹玻璃，可用於高重複頻率的中、小能量雷射器。
晶體雷射工作物質一般具有良好的熱性能和機械性能，窄的螢光譜線，但獲得優質大尺寸材料的晶體生長技術複雜。60年代以來已有 300種以上摻入各種稀土金屬或過渡金屬離子氧化物和氟化物晶體實現了雷射振盪。常用的雷射晶體有紅寶石(Cr
:Al2O3,波長6943埃)、摻釹釔鋁石榴石（Nd:Y3Al5O12，簡稱Nd:YAG,波長1.064微米）、氟化釔鋰(LiYF4,簡稱YLF;Nd:YLF,波長1.047或1.053微米;Ho:Er:Tm:YLF,波長2.06微米)等。 1973年以來又有一類自激活雷射晶體。它的激活離子是晶體的一個化學組分,因而激活離子濃度高,不致產生螢光猝滅。這種晶體的雷射增益高，抽遠閾值低。主要品種有五磷酸釹(NdP5O14)、四磷酸鋰釹(NdLiP4O12)和硼酸鋁釹【NdAl3(BO4)3】等。它們多用熔鹽法生長,晶體尺寸小，可用於小型固體雷射器。
已研製成的還有多種具有寬頻螢光特性的可調諧雷射晶體,如終端聲子躍遷的金綠寶石（Cr
:BeAl2O4,波長0.701～0.815微米，室溫工作）、摻鎳氟化鎂（Ni
:MgF2,波長1.6～1.8微米，低溫工作）、5d→4f 躍遷的摻鈰氟化釔鋰（Ce:YLF,波長0.306～0.315微米,用準分子雷射器激勵，室溫工作）和鹼鹵化物的色心雷射晶體（不摻雜或摻雜的氯化鉀、氟化鋰等，波長0.8～3.9微米，大多在低溫下工作）。 
固體雷射器固體雷射器由於光源的發射光譜中只有一部分為工作物質所吸收，加上其他損耗，因而能量轉換效率不高，一般在千分之幾到百分之幾之間。
特性：固體雷射器可作大能量和高功率相干光源。紅寶石脈衝雷射器的輸出能量可達千焦耳級。經調 Q和多級放大的釹玻璃雷射系統的最高脈衝功率達1013 瓦。釔鋁石榴石連續雷射器的輸出功率達百瓦級，多級串接可達千瓦。
固體雷射器運用Q開關技術（見光調製）,可以得到納秒至百納秒級的短脈衝，採用鎖模技術可得到皮秒至百皮秒量級的超短脈衝。
由於工作物質的光學不均勻性等原因，一般固體雷射器的輸出為多模。若選用光學均勻性好的工作物質和採取精心設計諧振腔等技術措施，可得到光束髮散角接近衍射極限的基橫模(TEM00)雷射,還可獲得單縱模雷射。
套用和趨勢：固體雷射器在軍事、加工、醫療和科學研究領域有廣泛的用途。它常用於測距、跟蹤、制導、打孔、切割和焊接、半導體材料退火、電子器件微加工、大氣檢測、光譜研究、外科和眼科手術、電漿診斷、脈衝全息照相以及雷射核聚變等方面。固體雷射器還用作可調諧染料雷射器的激勵源。
固體雷射器的發展趨勢是材料和器件的多樣化，包括尋求新波長和工作波長可調諧的新工作物質，提高雷射器的轉換效率，增大輸出功率，改善光束質量，壓縮脈衝寬度，提高可靠性和延長工作壽命等。
參考書目：W.克希奈爾著，華光譯：《固體雷射工程》，科學出版社，北京，1983。(W.K╂chner, Solid-State Laser Engineering,Springer-Verlag, New York,1976.)
配圖
纖綠雷射手電
纖綠雷射筆
