固体激光器-第一讲
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与激光电源系统的结构、类型及灯的参数等有关，约50%；
② 聚光腔的聚光效率
激
光 器
聚光腔的类型、内表面反射情况、泵灯与激光棒尺寸匹配以及冷却滤光 系统的光能损失有关，约80%；
③ 激活粒子的吸收效率
取决于灯的发射、工作物质的吸收带、工作物质的体积及激活离子的浓 度。对灯约20%，对半导体可达到80%~90%；
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 21
§1.3 固体工作物质
固 体
吸收谱线：
410nm，550nm
激
光 器
发射谱线： 694.3nm，692.9nm
Cr3+的吸收光谱
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 22
§1.3 固体工作物质
固 体
红宝石晶体的优缺点：
• 优点：
机械强度高，承受的功率密度大； 易加工成大尺寸，获得大脉冲能量； 输出为可见光。 • 缺点：
激
光 器
• 镨Pr3＋，钆Gd3＋，铕Eu3＋，镱Yb3＋，铈Ce3＋
• 二极管泵浦的Yb：YAG激光器 • 二极管泵浦的掺Yb的光纤激光器
• 钐Sm2＋，镝diDy2＋，铥Tm2＋
• 液氮冷却的作用下，CaF2中产生过激光作用。
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Page: 13
§1.3 固体工作物质
固 体
哈工大光电子信息科学与技术系
Nd:YAG接近1
Page: 7
§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
斯托克斯效率：
激
光 器
vl vp
l , 激光频率 p , 泵浦光频率
例如： 对于808nm泵浦的1.06μm Nd:YAG激光器，其斯托克斯效率~76% ，相应的量子亏损为24%。
哈工大光电子信息科学与技术系
量子效率0
亚稳态发射的荧光光子数 1 2 工作物质从光泵吸收的光子数
η1：泵浦能级向激光上能级无辐射跃迁的概率 η2：激光上能级的粒子通过自发辐射或受激辐射跃迁至激光下能级的概率
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 6
§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
E3
S32
E3
A31
W13
• 钬（Ho3＋）
• 掺Er：Tm：Ho的YAG和YLF，输出波长2um • 掺Cr代替Er敏化，Cr：Tm：YAG激光器可有效吸收闪光灯泵浦 能量。输出波长2.1um。
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 12
§1.3 固体工作物质
固 体
1. 稀土离子 • 铥（Tm3＋）
• 与Cr或Ho一起实现YAG，YLF的高效闪光灯及二极管泵浦激光输 出。 • 二极管泵浦Tm：YAG实现2.01um输出 • 二极管泵浦Tm：Ho：YAG实现2.09um输出 • 高效闪光灯泵浦Cr：Tm：YAG实现1.945um和1.965um的可调输 出
21 T Pout ( Pin Pth )lcab1 p T
vp：泵浦光频率 v21：激光振荡频率 β：工作物质的内部损耗率 T：输出镜透过率
s Pout / Pin
Page: 9
哈工大光电子信息科学与技术系
§1.3 固体工作物质
固 体
工作物质是固体激光器的核心，是固体激光器领域一 直在研究并且继续在发展的方向之一。
固 体
1. 稀土离子
• 钕（Nd3＋）
• 实现了100多种基质中获得受激发射 • 以0.9um，1.06um，1.35um为中心，可实现若干频率的受激发射
激
光 器
• 铒（Er3＋）
• 实现了YAG，YLF，YAP，LaF3，CaWO4，CaF2，玻璃基质中的 受激发射。 • 1.53~1.66um内实现激光发射，属人眼安全波长。 • 常用的Er3＋:YAG经敏化，最易其振，输出波长为2.9um。
Page: 8
§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 激光器的输出特性
固体激光器的阈值
nth
21
gth
1
21
(
1 1 ln ) 2l R
R：输出镜的反射率
σ21：受激发射截面
α：工作物质的损耗系数 激光器的输出功率（能量）
激
光 器
l：工作物质的长度
ηl：发光效率
ηc：聚光器效率 ηab：吸收效率 激光器的效率
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Page: 3
§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 固体激光器的基本组成：
1. 激光工作物质
激
光 器
2. 泵浦源
3. 聚光腔 4. 谐振腔 5. 冷却与滤光
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Page: 4
§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
固体激光器的能量转换：
① 泵浦源的电光转换效率
激
光 器
阈值高
性能随温度变化明显，（温度升高，输出向长波方向移动； 荧光寿命是温度的函数；荧光量子效率随温度升高降低）
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 23
§1.3 固体工作物质
固 体
Nd：YAG
由Al2O3、Y2O3、Nd2O3熔化结晶而成。 部分Y3+被Nd3+所取代。
激
光 器
YAG基质光学质量好，热导率高，各向同性； • Nd：YAG激光器增益高，产生非偏振的激光； • Nd：YAG激光器热退偏效应严重； • Nd：YAG激光器产生的激光波长主要有946nm，1064nm， 1342nm。
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§1.3 固体工作物质
固 体
玻璃：
1）易于制备。可获得高透光性、光学均匀、大尺寸的激光工 作物质，成本较低，是大功率和高能量激光的主要材料。
2）基质玻璃的成分易于改变，可加入各种激活粒子，掺杂浓 度亦可提高，可发展各种特性的激光玻璃。 3）易于加工和成型。可制成棒状、板条状、片状，较晶体易 于加工，适应于各种器件结构。
2. 锕系离子
– 掺0.05%铀（U）的CaF2成功用于激光器，输出2.6um。
激
光 器
3. 过渡金属 – 铬（Cr3+)
• 红宝石（Cr3+：AL2O3），紫翠宝石（绿宝石，金绿宝石，翠绿宝 石，Cr3＋：BeAl2O4） ―钛蓝宝石（钛宝石，Ti3＋：Al2O3） ―Nd:YAG泵浦的Co2+:MgF2激光器。
激
光 器
• 破坏
– 现象： 端面，内部 – 原因：介质本身，能量密度，表面 污染，腔型，冷却
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Page: 20
§1.3 固体工作物质
固 体
几种典型的激光工作物质
• 红宝石
在蓝宝石中掺入少量Cr2O3，Cr3+取代部分Al3+
激
光 器
Cr3+:Al2O3 六方晶系，负单轴晶体 粉红色 提拉法生长 可以获得大尺寸晶体
④ 荧光量子效率
粒子吸收光子到辐射光子之间的总量子效率。
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 荧光量子效率
E3
S32
E3
A31
W13
E2
S32
A21 B12 B21 E1
A30
W03
E2 E1 E0
A31
A21 B12 B21
激
光 器
a) 三能级
b) 四能级
E2
S32
A21 B12 B21
E1
A30
W03
E2 E1 E0
A31
A21 B12 B21
激
光 器
a) 三能级
b) 四能级
S32 三能级1 = S32 +A31
S32 四能级1 = S32 +A30 +A31
优质红宝石可达0.7，普通 红宝石0.5，钕玻璃0.4，
A21 2 A21 S21
对固体激光工作物质的一般要求：
1. 较高的荧光量子效率 2. 针对某一泵浦源有较强的光谱吸收 3. 光学质量好：杂质，气泡，条纹，内应力，光学不均匀少。
激
光 器
4. 良好的物理、化学性能：导热率高，热膨胀系数小，熔点高 ，机械强度高，可承受高功率密度，化学稳定性好。
5. 制备简单，加工容易，成本低，足够尺寸
激
光 器
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 2
§1.1 引言
固 体
固体激光器应用：
目前固体激光器在激光应用中占有极其重要的地位，可用于材料加工、 激光测距、激光光谱学、激光医疗、激光化工、激光分离同位素及激光 核聚变等。
激
光 器
固体激光器主要特点：
① 运行方式多样。可在连续、脉冲、调Q及锁模下运行，获得高平均功率 、高重复频率、高单脉冲能量和高峰值功率； ② 能实现激光运转的固体工作物质多达数百种，激光谱线数千条，多工作 于可见光及红外光区，通过频率变换技术可到紫外区； ③ 固体激光器系统简单，工作容易，传输灵活，可接光纤； ④ 结构紧凑，牢固耐用，价格低廉，应用前景广泛。
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§1.3 固体工作物质
固 体
•
固体激光工作物质是由激活离子和基质
两部分组成。其中激活离子的能级结构决定 了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性， 基质主要决定工作物质的物理、化学特性。
激
光 器
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 11
§1.3 固体工作物质
激
光 器
4. 硫氧化物
• 稀土硫氧化物，如硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧化钇，均有相同晶体结构，为 单轴晶体。 • 稀土激活离子在稀土硫化物基质中可形成任意浓度的固体溶液 • 硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧化钇，硫氧化钆可透过0.35um~7um波长。 • Nd:LOS(La2O2S)的1.075um波长处激光跃迁截面约为Nd:YAG的1/3。
哈工大光电子信息科学与技术系
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§1.3 固体工作物质
固 体
晶体：
1. 蓝宝石（Al2O3）
• • • 质硬，导热率高 Al容易被过渡金属离子取代，Al相对稀土离子较小，不可能得到高掺杂浓度。 以红宝石（Cr:Al2O3)和钛宝石(Ti:Al2O3)为代表。 性能稳定，质硬，热导率高 光学各向同性 有钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)，钆镓石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和钆钪铝石榴石 Gd3Sc2Al3O12(GSGG)。 Nd3＋:YAG，阈值低，增益高，处于固体激光材料垄断地位。 YAG中也可掺铒Er3＋，铥Tm3＋，钬Ho3＋和镱Yb3＋。 同时掺Cr3＋的Nd:GSGG，可显著提高对闪光灯的辐射。
激
光 器
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 19
§1.3 固体工作物质
固 体
工作物质的劣化与破坏
• 劣化
– 激光输出效率降低50％以上 – 色心吸收 • 红宝石，粉红－>橙红－>棕红 • Nd:YAG，淡紫－>棕红 • 钕玻璃，紫红－>棕红 – 杂质离子变价 破坏阈值 影响因素 工作物质本身：内部 ，表面 脉宽 谐振腔是否有聚焦点
激
光 器
常用的是硅酸盐和磷酸盐玻璃。
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§1.3 固体工作物质
固 体
• 掺杂浓度
• 在基质中掺入激活离子称为掺杂。掺杂浓度不同，工作物质 的运行特性也不同。
• 掺杂浓度高，吸收高，激光器的效率高； • 掺杂浓度过高，激光器效率反而下降，甚至出现浓度猝灭。 • 因此，存在一最佳掺杂浓度。
§ § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § §
第 1章
——————————————
固体激光器的基本原理与特性
哈工大光电子信息科学与技术系
: 1
§1.1 引言
固 体
• 1960年7月，世界第一台红宝石固态激光器问 世，标志了激光技术的诞生。
• 美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研 究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器 694.3nm红光
Page: 16
激
光 器
2.
石榴石（YAG）
• • • • • •
哈工大光电子信息科学与技术系
§1.3 固体工作物质
固 体
3. 铝酸钇YAlO3(YAP)
• • • • • Y2O3和Al2O3，1:1混合物，负单轴晶体 可线偏振光输出 生长快速 物理和机械性质与YAG类似 可选择不同的结晶方向，得到不同的光谱特性，实现高增益，低阈值或者调 Q所需的低增益，大储能。 • 可掺杂Nd3＋，Er3＋，Tm3＋，Ho3＋。
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 14
§1.3 固体工作物质
固 体
二、基质材料（为激活离子提供合适的配位场）： • 适合作为激光离子的基质晶体的选择原则：
① 掺杂后晶体必须具有均匀的折射率
激
光 器
② 晶体的机械、热性能容许高功率工作（热导率，硬度和抗裂强度）
③ 晶体的晶格能够接收掺杂离子，局部晶体场感应出期望光谱特性所 需的强度。一般，截面接近10－20cm2。 ④ 生长出足够尺寸的高质量晶体。对于1300℃下可均匀熔化的晶体， 容易采用合适的生长技术。
哈工大光电子信息科学与技术系
Page: 24
§1.3 固体工作物质
固 体
Nd3+:为激活离子
激光波长：
4F ~4I ：914nm 3/2 9/2 4F ~4I 3/2 11/2：1064nm 4F ~4I 3/2 13/2：1342nm
② 聚光腔的聚光效率
激
光 器
聚光腔的类型、内表面反射情况、泵灯与激光棒尺寸匹配以及冷却滤光 系统的光能损失有关，约80%；
③ 激活粒子的吸收效率
取决于灯的发射、工作物质的吸收带、工作物质的体积及激活离子的浓 度。对灯约20%，对半导体可达到80%~90%；
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§1.3 固体工作物质
固 体
吸收谱线：
410nm，550nm
激
光 器
发射谱线： 694.3nm，692.9nm
Cr3+的吸收光谱
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§1.3 固体工作物质
固 体
红宝石晶体的优缺点：
• 优点：
机械强度高，承受的功率密度大； 易加工成大尺寸，获得大脉冲能量； 输出为可见光。 • 缺点：
激
光 器
• 镨Pr3＋，钆Gd3＋，铕Eu3＋，镱Yb3＋，铈Ce3＋
• 二极管泵浦的Yb：YAG激光器 • 二极管泵浦的掺Yb的光纤激光器
• 钐Sm2＋，镝diDy2＋，铥Tm2＋
• 液氮冷却的作用下，CaF2中产生过激光作用。
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§1.3 固体工作物质
固 体
哈工大光电子信息科学与技术系
Nd:YAG接近1
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
斯托克斯效率：
激
光 器
vl vp
l , 激光频率 p , 泵浦光频率
例如： 对于808nm泵浦的1.06μm Nd:YAG激光器，其斯托克斯效率~76% ，相应的量子亏损为24%。
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量子效率0
亚稳态发射的荧光光子数 1 2 工作物质从光泵吸收的光子数
η1：泵浦能级向激光上能级无辐射跃迁的概率 η2：激光上能级的粒子通过自发辐射或受激辐射跃迁至激光下能级的概率
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
E3
S32
E3
A31
W13
• 钬（Ho3＋）
• 掺Er：Tm：Ho的YAG和YLF，输出波长2um • 掺Cr代替Er敏化，Cr：Tm：YAG激光器可有效吸收闪光灯泵浦 能量。输出波长2.1um。
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§1.3 固体工作物质
固 体
1. 稀土离子 • 铥（Tm3＋）
• 与Cr或Ho一起实现YAG，YLF的高效闪光灯及二极管泵浦激光输 出。 • 二极管泵浦Tm：YAG实现2.01um输出 • 二极管泵浦Tm：Ho：YAG实现2.09um输出 • 高效闪光灯泵浦Cr：Tm：YAG实现1.945um和1.965um的可调输 出
21 T Pout ( Pin Pth )lcab1 p T
vp：泵浦光频率 v21：激光振荡频率 β：工作物质的内部损耗率 T：输出镜透过率
s Pout / Pin
Page: 9
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§1.3 固体工作物质
固 体
工作物质是固体激光器的核心，是固体激光器领域一 直在研究并且继续在发展的方向之一。
固 体
1. 稀土离子
• 钕（Nd3＋）
• 实现了100多种基质中获得受激发射 • 以0.9um，1.06um，1.35um为中心，可实现若干频率的受激发射
激
光 器
• 铒（Er3＋）
• 实现了YAG，YLF，YAP，LaF3，CaWO4，CaF2，玻璃基质中的 受激发射。 • 1.53~1.66um内实现激光发射，属人眼安全波长。 • 常用的Er3＋:YAG经敏化，最易其振，输出波长为2.9um。
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 激光器的输出特性
固体激光器的阈值
nth
21
gth
1
21
(
1 1 ln ) 2l R
R：输出镜的反射率
σ21：受激发射截面
α：工作物质的损耗系数 激光器的输出功率（能量）
激
光 器
l：工作物质的长度
ηl：发光效率
ηc：聚光器效率 ηab：吸收效率 激光器的效率
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 固体激光器的基本组成：
1. 激光工作物质
激
光 器
2. 泵浦源
3. 聚光腔 4. 谐振腔 5. 冷却与滤光
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
固体激光器的能量转换：
① 泵浦源的电光转换效率
激
光 器
阈值高
性能随温度变化明显，（温度升高，输出向长波方向移动； 荧光寿命是温度的函数；荧光量子效率随温度升高降低）
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§1.3 固体工作物质
固 体
Nd：YAG
由Al2O3、Y2O3、Nd2O3熔化结晶而成。 部分Y3+被Nd3+所取代。
激
光 器
YAG基质光学质量好，热导率高，各向同性； • Nd：YAG激光器增益高，产生非偏振的激光； • Nd：YAG激光器热退偏效应严重； • Nd：YAG激光器产生的激光波长主要有946nm，1064nm， 1342nm。
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§1.3 固体工作物质
固 体
玻璃：
1）易于制备。可获得高透光性、光学均匀、大尺寸的激光工 作物质，成本较低，是大功率和高能量激光的主要材料。
2）基质玻璃的成分易于改变，可加入各种激活粒子，掺杂浓 度亦可提高，可发展各种特性的激光玻璃。 3）易于加工和成型。可制成棒状、板条状、片状，较晶体易 于加工，适应于各种器件结构。
2. 锕系离子
– 掺0.05%铀（U）的CaF2成功用于激光器，输出2.6um。
激
光 器
3. 过渡金属 – 铬（Cr3+)
• 红宝石（Cr3+：AL2O3），紫翠宝石（绿宝石，金绿宝石，翠绿宝 石，Cr3＋：BeAl2O4） ―钛蓝宝石（钛宝石，Ti3＋：Al2O3） ―Nd:YAG泵浦的Co2+:MgF2激光器。
激
光 器
• 破坏
– 现象： 端面，内部 – 原因：介质本身，能量密度，表面 污染，腔型，冷却
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§1.3 固体工作物质
固 体
几种典型的激光工作物质
• 红宝石
在蓝宝石中掺入少量Cr2O3，Cr3+取代部分Al3+
激
光 器
Cr3+:Al2O3 六方晶系，负单轴晶体 粉红色 提拉法生长 可以获得大尺寸晶体
④ 荧光量子效率
粒子吸收光子到辐射光子之间的总量子效率。
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§1.2 固体激光器的基本特性
固 体
• 荧光量子效率
E3
S32
E3
A31
W13
E2
S32
A21 B12 B21 E1
A30
W03
E2 E1 E0
A31
A21 B12 B21
激
光 器
a) 三能级
b) 四能级
E2
S32
A21 B12 B21
E1
A30
W03
E2 E1 E0
A31
A21 B12 B21
激
光 器
a) 三能级
b) 四能级
S32 三能级1 = S32 +A31
S32 四能级1 = S32 +A30 +A31
优质红宝石可达0.7，普通 红宝石0.5，钕玻璃0.4，
A21 2 A21 S21
对固体激光工作物质的一般要求：
1. 较高的荧光量子效率 2. 针对某一泵浦源有较强的光谱吸收 3. 光学质量好：杂质，气泡，条纹，内应力，光学不均匀少。
激
光 器
4. 良好的物理、化学性能：导热率高，热膨胀系数小，熔点高 ，机械强度高，可承受高功率密度，化学稳定性好。
5. 制备简单，加工容易，成本低，足够尺寸
激
光 器
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§1.1 引言
固 体
固体激光器应用：
目前固体激光器在激光应用中占有极其重要的地位，可用于材料加工、 激光测距、激光光谱学、激光医疗、激光化工、激光分离同位素及激光 核聚变等。
激
光 器
固体激光器主要特点：
① 运行方式多样。可在连续、脉冲、调Q及锁模下运行，获得高平均功率 、高重复频率、高单脉冲能量和高峰值功率； ② 能实现激光运转的固体工作物质多达数百种，激光谱线数千条，多工作 于可见光及红外光区，通过频率变换技术可到紫外区； ③ 固体激光器系统简单，工作容易，传输灵活，可接光纤； ④ 结构紧凑，牢固耐用，价格低廉，应用前景广泛。
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§1.3 固体工作物质
固 体
•
固体激光工作物质是由激活离子和基质
两部分组成。其中激活离子的能级结构决定 了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性， 基质主要决定工作物质的物理、化学特性。
激
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激
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4. 硫氧化物
• 稀土硫氧化物，如硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧化钇，均有相同晶体结构，为 单轴晶体。 • 稀土激活离子在稀土硫化物基质中可形成任意浓度的固体溶液 • 硫氧化镧，硫氧化镥，硫氧化钇，硫氧化钆可透过0.35um~7um波长。 • Nd:LOS(La2O2S)的1.075um波长处激光跃迁截面约为Nd:YAG的1/3。
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§1.3 固体工作物质
固 体
晶体：
1. 蓝宝石（Al2O3）
• • • 质硬，导热率高 Al容易被过渡金属离子取代，Al相对稀土离子较小，不可能得到高掺杂浓度。 以红宝石（Cr:Al2O3)和钛宝石(Ti:Al2O3)为代表。 性能稳定，质硬，热导率高 光学各向同性 有钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)，钆镓石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和钆钪铝石榴石 Gd3Sc2Al3O12(GSGG)。 Nd3＋:YAG，阈值低，增益高，处于固体激光材料垄断地位。 YAG中也可掺铒Er3＋，铥Tm3＋，钬Ho3＋和镱Yb3＋。 同时掺Cr3＋的Nd:GSGG，可显著提高对闪光灯的辐射。
激
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§1.3 固体工作物质
固 体
工作物质的劣化与破坏
• 劣化
– 激光输出效率降低50％以上 – 色心吸收 • 红宝石，粉红－>橙红－>棕红 • Nd:YAG，淡紫－>棕红 • 钕玻璃，紫红－>棕红 – 杂质离子变价 破坏阈值 影响因素 工作物质本身：内部 ，表面 脉宽 谐振腔是否有聚焦点
激
光 器
常用的是硅酸盐和磷酸盐玻璃。
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§1.3 固体工作物质
固 体
• 掺杂浓度
• 在基质中掺入激活离子称为掺杂。掺杂浓度不同，工作物质 的运行特性也不同。
• 掺杂浓度高，吸收高，激光器的效率高； • 掺杂浓度过高，激光器效率反而下降，甚至出现浓度猝灭。 • 因此，存在一最佳掺杂浓度。
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第 1章
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固体激光器的基本原理与特性
哈工大光电子信息科学与技术系
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§1.1 引言
固 体
• 1960年7月，世界第一台红宝石固态激光器问 世，标志了激光技术的诞生。
• 美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研 究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器 694.3nm红光
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激
光 器
2.
石榴石（YAG）
• • • • • •
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§1.3 固体工作物质
固 体
3. 铝酸钇YAlO3(YAP)
• • • • • Y2O3和Al2O3，1:1混合物，负单轴晶体 可线偏振光输出 生长快速 物理和机械性质与YAG类似 可选择不同的结晶方向，得到不同的光谱特性，实现高增益，低阈值或者调 Q所需的低增益，大储能。 • 可掺杂Nd3＋，Er3＋，Tm3＋，Ho3＋。
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§1.3 固体工作物质
固 体
二、基质材料（为激活离子提供合适的配位场）： • 适合作为激光离子的基质晶体的选择原则：
① 掺杂后晶体必须具有均匀的折射率
激
光 器
② 晶体的机械、热性能容许高功率工作（热导率，硬度和抗裂强度）
③ 晶体的晶格能够接收掺杂离子，局部晶体场感应出期望光谱特性所 需的强度。一般，截面接近10－20cm2。 ④ 生长出足够尺寸的高质量晶体。对于1300℃下可均匀熔化的晶体， 容易采用合适的生长技术。
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§1.3 固体工作物质
固 体
Nd3+:为激活离子
激光波长：
4F ~4I ：914nm 3/2 9/2 4F ~4I 3/2 11/2：1064nm 4F ~4I 3/2 13/2：1342nm