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钛宝石的FOM

一.什么是钛宝石的品质因子

表征钛宝石晶体的重要参数为FOM值,定义为吸收主峰处π光吸收系数与增益峰值波长处π光吸收系数之比,通常称为品质因子。

FOM与吸收趋势线
图 1. FOM与吸收趋势线

二. 如何量化表述材料的品质因子‎

α吸收主峰处是吸收主峰处π光吸收系数,α增益峰值处是增益峰值波长处π光吸收系数。
通常吸收主峰出现在490~532nm波段处,增益峰值出现在800nm左右,此文将吸收主峰定位490nm处,增益峰值定为800nm处。

三.  什么是吸收系数?

吸收系数α,表示在光穿过介质时,每经过单位长度时,能量被吸收的比例。

四.  钛宝石的品质因子受什么影响

钛宝石的FOM主要与Ti3+离子浓度有关,当Ti3+离子浓度过高时,Ti3+会转变成Ti4+,Ti4+浓度增加,从而造成晶体的红外吸收增强,FOM值降低。
钛宝石的FOM还与晶体生长方法有关,采用HEM法生长的Ti: Sapphire在没有额外退火工艺的情况下,通常会产生较高的FOM值。
除此之外还有退火工艺,退火影响的实质就是将Ti4+会转变成Ti3+,以此改善FOM。

五.  为什么要测量材料的品质因子FOM

品质因子FOM是表示晶体质量的参量。当FOM越大,就说明晶体质量越好,晶体的光增益越高。而且随着品质因子值的增大,荧光强度逐渐减小,但是品质因子值的增大意味着Ti3+与Ti4+的浓度比值增大。

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