固体激光工作物质由什么组成 固体激光工作的物质成分是什么？

1、固体激光工作物质概述

固体激光工作物质是指固体晶体或陶瓷等物质，其中含有主要的荧光离子，以及部分辅助荧光离子和添加剂等。它们是固体激光器的重要组成部分，可以将电能、光能、化学能等形式的能量转化为光能。常见的固体激光工作物质有Nd:YAG、Nd:YVO4、Cr4+:YAG、Er:YAG、Tm:YAP等多种。

2、主要荧光离子

固体激光器的主要工作物质就是荧光离子，所以它们的特性直接决定了激光器的性能。常用的主要荧光离子包括镓、铥、钇、钕、铽、铬等。其中，钆铝石榴石（Gd3Al2Ga3O12，缩写为GAGG）在固体激光器中应用越来越广泛，因为它具有高的光产额和较宽的荧光光谱等优点。

钆铝石榴石的基本结构由Gd3+和Al3+、Ga3+两种离子构成。荧光离子的存在不仅能带动相邻的石榴石晶格中的氧离子参与转移能量，而且还能玻璃化和陶瓷化，所以GAGG石榴石成为替代Nd:YAG、Nd:YVO4的良好激光材料。

3、辅助荧光离子

辅助荧光离子的添加有助于优化激光器的性能和稳定性，常见的有铬（Cr）、铕（Eu）、锰（Mn）、铜（Cu）等。以Cr4+掺杂为例，通过其特有的吸收谱和强荧光发射，能够有效地防止热失真和光学损伤，增强激光器的抗击穿和抗辐射能力。同时，它还能够提高谐振腔的长期稳定性和轮廓品质，避免激光器的非线性效应和不稳定运动。

4、添加剂

添加剂也是固体激光工作物质中一个重要的组成部分，主要起到改善荧光离子的分布、增强材料的机械性能和热稳定性等作用。常用的添加剂包括氧化物、氟化物、硼酸盐、氯化物、碳酸盐等。例如，钇铝石榴石材料中常常加入铬（Cr）等离子作为氧化还原剂，通过调控V3+ ↔ V4+以及Cr3+ ↔Cr4+之间的离子交换，优化荧光性质和光学性能。此外，还可通过掺杂Zr、Sc、Ce等离子来改良材料的氧离子替代度、点阵参数和硬度等。