从1962 年1 月末到2 月,在早稻田大学、理化研究所和锦囊(Canon) 照象机株式会肚(公司,嚣注〉等单位用日本自产的玻璃实现了光激射振荡。锦囊的光激射器是在东京大学生产技术研究所久保田教授的指导下,用小原光学玻璃制作所制造的玻璃获得成功的。和征宝石的情丑不同F 玻璃光激射器一开始就使用了日本产的玻璃。本文腾拜温玻璃光激射器的发展过程和王克服,卉指出将来京展的趋势,同时,还涉及一些日本产的玻璃光激射器。
玻璃光撒射器研究的中心人物是美国光学公司的施奈潭(E.Snitzer) '0 1961 年他在理蹄上证明可以利用对于光烧起波导管作用的光学辙,锥来代替以前的法布里一到罗带振腔,进行光撒射摄窑,用来改进技型的选择性,降低固值仆。为实萌这种辙雄光撒射器F 首先应骸获得玻璃光激射器的振藩。同年末,施奈潭制成了从前器为很困难的玻璃光激射器剖,当时来用的玻璃棒形默如圃1 所示的具有外套的国柱体,它相当于放大了的玻璃辙稚赫。所需玻璃光激射器是指黯雄敢璃光擞射器和大型玻璃光激射器而言的。1962年秋,施奈潭在美国光学学会上作了关于大型政璃光激射器获得太功率的实瞰报告。此后在 1963 &:P年春季举行的光学会蘸上叉报导了用匾径为5 微米的玻璃谶稚获得振蔷的泊研究的前归巩列U ,所用的玻璃是在兢钥冕系就玻璃中掺λ百分之几的稀土元素敛。到目.前为止,在各方面都发展着各种不同玻璃的光激射器。
同征宝石等晶体相比较,玻璃主要有下列优点:
( 1 )容易加工;
( 2 )能获得大体积的材料;
( 3 )材料的均匀性好;
( 4 )材料稳定。
如上所撞,第( 2 )优点预示着制造大功率光激射器的可能性。第( 1 )优点使之容易研酷和易于制成撒雄,以及亘接用光激射器的玻璃本身作肉光灯。为了改进聚光性,卉且降低国值,照玻璃棒制造成筒壳型, 即使这样也比征宝石的加工容易。日本产的光激射器玻璃与施奈潭的掺敛玻璃类似F 它首先着眼于第( 3 )个优点而制造的。日本制造光学玻璃的技术是比较先进的,如果利用这种技术,制造出具有光学玻璃水平的光激射器用玻璃且IJ 能获得荠常单色的振藩秸构,不象枉宝石复杂,使得实雕结果也易于解释,这时就可能开始考虑光激射器的相干性罔题。最初获得振嚣的玻璃是在实瞰室制造的,是赤常不均匀的材料, (参旦国2 )。以后按工厂生产规模制造了光学玻璃极的玻璃(圃3 ) ,在东京大学生产技术研究所久保研究室,研究过它的均匀性。在该方法中y 用土魏是(Twyman) 干涉仪研究了干涉条敬。而对征宝石的实瞰秸果在1963 年春季物理学会£己览表过。征宝石的不均匀惶可参旦国4 ,其干涉条放很紊乱F 显示出缸宝石的不均匀性。如用这种缸宝石棒产生振蔼时,其.振蔼光的图样是很乱的3) 。
四、日本自产玻璃的振荡
材料:胡冕玻璃掺n.5% 的Nd 2 0S ' 卉扭过充分的退火。
R 寸:是5 毫米φx50 毫米的圄柱体y 而示是具有外壳型的圄棒。
侧面:抛光。两端丽的光漂度:小于可晃光波长的1/ HJ 。两端面的平行度:前10 飞
端面反射膜:用主良和多层介电膜F 一·端对受激光光波波长的透过牢为0% ,而另端的透过率为2 %0
用上边的玻璃棒获得了初步的振蔼。对振藩起决定性作用的是材料,程多灰陶重复试敬之后才获得了成功。敛的含量是0.5J币,比施奈潭的数值小一个数量板,但这卉不是最佳的含量。i 以前称含有Nd 2 0 S 的玻璃为鳝敛玻璃,用作滤光片y 其吸收曲锋与光激射器用的故玻
璃弈常类似(圄5 ) ,因为结敛玻璃中含有各种杂震y 因此不能用做光撒射器。c.璃光激射器的振蔼波形如圄6 所示F 很相似于CaW0 4 : Nd 3十的振蔼波形。当庆复进、行多灰振蔼时,发现有国值变高的倾向,二者在这一点上也#常相似,但其原因简未十分清楚。国1宦能量与同样大的枉宝石棒的值大致相同或者略低。振蔼光是1. 06微米的缸外光?然而很难清晰地摇下振董事圄样。曾采用了象酶换管以及对征外灵敏的感光板、征外碎灭荧光板、残留圃象戚光板等各种方法y 但无前那一种方法也没有很高的分辨能力... )(J?察1. 06微米的振蔼的时候, -般是用暗光片滤去杂光,除用干涉滤光片外y 用IR-DI 等也是合适的。
红宝石是在Ab 03 基宫中惨少量cr。但在玻璃中掺CF 时可能得不到受激光发射。因为对路等过渡金属来盐,需要象Ab03 那样强的晶格塌。与此相反,对Nd 等精士元素来挠,是内壳层轨道之阔的跃迁引起发光F 因而外塌的作用显得不重要。将Nd 掺λ敢璃时,能否产生有效吸收,在初期并不十分清楚。为了制造辙雄?用玻璃作光激射器所混察到的秸果,在实获得了振离。在施奈潭发表作成玻璃光激射器以前,大版日本也曾有过人想用玻璃作工作物贸y 但没有付赣实践。
最初偶然地发理瓣Nd3 + 从铺酸部(CaW04 : Nd3 +) 等晶体移λ玻璃中也产生受激射理象,这一点宦接启示了塑料光激射器P 进而启示了液体光激射器的可能性。现在利用与Nd同攘的稀土元素Eu. ,实现了塑料光撒射器和液体光激射器。这种族体光激射器不仅在、大小和均匀性1j 面不比玻璃光激射器差,而且还可以有效地进行海却,因而有可能在光学加工以及建精工作方面比政璃光激射器更有利。这样,目前在光学加工上被琵为有利的玻璃光激射器将来或群也被掖体光激射器所代替.当考虑建赣工作和光学加工的时候,玻璃确实有可能退居为第二位F 但是在滞却阔题不是很重大的情完下,今后也还有可能被利用。尤其是在玻璃窗稚光激射器中,也群最能显示出玻璃的特点。站在玻璃光激射器研究最前列的施奈潭在报告中也提过这一点.据他宣称,曹用宦径为5--100微米的具有外壳的敛玻璃戳靠在获得了振藩,京现在很韧的谶锥中,光激射振荡以波导管中的波型出现。将这种融锥光激射器的输出射λ 另一个撒稚光激射~,得到了放大。现在还不完垒清楚光激射器的用途,因而对玻, 璃光激射器的膊来截揄很多是不可能的F 但是作为糟雄光激射器的玻璃光激射器具有明显的特点,或寄将来会摸得很大的发展。