Титан-сапфировый лазер
Титан-сапфировый лазер (Ti:Sapphire лазер, Ti:Sa лазер) — лазеры с широкой полосой генерации (700—1100 нм). Активная среда титан-сапфирового лазера традиционно выполняется в виде короткого (2—10 мм) стержня (диска) из монокристалла сапфира (корунда — Al2O3) с примесью ионов Ti3+. Концентрация примеси выбирается из условия поглощения примерно 90 % излучения накачки. Широкая полоса усиления позволяет осуществлять перестройку длины волны лазерной генерации или генерацию сверхкоротких импульсов.
Сапфир, активированный ионами титана, принадлежит к классу вибронных кристаллов. Лазеры на вибронных кристаллах с пассивной синхронизацией мод за счёт керровской линзы являются третьим поколением лазеров сверхкоротких импульсов. Этот тип лазеров используется в основном в лабораторных экспериментах, поскольку требует стабильного и мощного лазера накачки. Обычно для накачки титан-сапфирового лазера применяют другой лазер, излучающий в зелёном диапазоне спектра. Таким лазером наиболее часто является непрерывный Nd:YAG / Nd:YVO4 лазер с диодной накачкой и внутрирезонаторным удвоением частоты. Также для цели накачки титан-сапфирового лазера могут использоваться лазеры на основе Yb (твердотельные и волоконные) с удвоением частоты, ранее накачка титан-сапфировых лазеров осуществлялась излучением сине-зелёных линий аргоновых лазеров.
Непрерывные одночастотные титан-сапфировые лазеры активно применяются в исследованиях, связанных со спектрально-селективным атомов — например, для охлаждения атомов. Возможность широкодиапазонной перестройки длины волны излучения титан-сапфирового лазера даёт возможность спектрально-селективного возбуждения большого числа атомов и молекул как в спектральной области основного излучения лазера (700—1100 нм), так и в области второй (350—550 нм) и четвёртой (200—275 нм) гармоник излучения. Ширина совокупной спектральной области, охватываемой титан-сапфировым лазером, составляет более 600 нм. Такая спектральная универсальность позволяет титан-сапфировому лазеру быть «рабочей лошадкой» во многих исследовательских применениях.
Краткая характеристика
- Полоса накачки: 450—550 нм.
- Центр линии усиления: 790—800 нм.
- Время жизни возбуждённого состояния: 3,5 мкс.
- Накачка: 532 нм — вторая гармоника Nd:YAG / Nd:YVO4 лазера, 515 / 530 нм — вторая гармоника Yb лазера (твердотельный или волоконный), 488—514,5 нм — аргоновый лазер.