光谱如图9-3所示。由4A2向4F1跃迁吸收紫蓝光,峰值波长在0.41um附近,称为紫带或U带。 由4A2向4F2跃迁吸收黄绿光,峰值波长在0.55μm附近,称为绿带或Y带。这是两个很强很宽 的吸收谱带,吸收带宽均约0.1um左右。由于红宝石晶体的各向异性,它的吸收特性与光的 偏振状态有关。在入射光的振动方向与晶体光轴C相垂直或平行这两种情况下,其吸收曲线 略有差别,见图9-3。
图9.5 Nd3+:YAG晶体的能级结构
室温下Nd3+:YAG在近红外区有三条明显的荧光谱线,其中心波长和对应的能级跃迁
线的荧光分支比(每条谱线的强度与总荧光强度之比)分别为0.25,0.60,和0.14，其中以 1.06μm处的荧光谱线最强。
4F3/2 向4F9/2跃迂属三能级系统,阈值高;只有在低温下才能实现擞光振荡。4F3/2向4F1/2和 4F13/2跃迁为四能级系统,阈值低,易实现激光振荡。而1.06um比1.35um的荧光约强四倍, 1.06um的谱线先起振,进而抑制1.35um谱线起振,所以Nd3+:YAG激光器通常只产生1.06um 激光。只有采取选频措施，才能实现1.35um波长的激光振荡。实际上，Nd3+由于受基质 晶格场的影目响向,能级将产生斯塔克分裂,在1.06附近的能级精细结构及相应的荧光谱线 如图9.7所示。由图可见,4F3/2分裂成两个子能级,4F11/2分裂成六个子能级,共产生八条荧光 谱线。其中,在室温时以1.064um的最强，低温（77K）时1.061um的荧光线最强。一般脚 情况下,1.064um的光先起振形成激光(对应图9.7中的第5条谱线)。按波尔兹曼分布,它的 激光上能级(11502cm-1)上的粒子数占4F3/2能级上的总粒子数的40%,它的激光下能级 (2111cm-1）上的粒子数占4F11/2上总粒子数的20%。粒子在激光下能级的寿命为30ns左右, 因此对于连续激光和长脉冲激光,受激跃迁到下能级的粒子数积存不住,会很快无辐射跃迁 到基态。而调Q激光器,因其激光脉宽在十几纳秒左右,在这样短的时间内受激跃迁到下能 级上的粒子数来不及全部跃迁到基态,故而不能认为下能级上的粒子数为零。这在分析动 态激光时应当注意。
